Dirección de Geología Ambiental y Riesgo Geológico
Equipo de Investigación:
Josemanuel Carpio Fernández
Fluquer Peña Laureano
Lima, Perú 2020
Regiones Arequipa, Moquegua y Puno
Río Tambo (1318)
N° 7
INGEMMET, Boletín Serie H: Hidrogeología
Presidente Ejecutivo: Henry Luna Córdova.
Dirección encargada del estudio
Dirección de Geología Ambiental y Riesgo Geológico: César Chacaltana Budiel.
Comité Editor: Jorge Chira Fernández, César Chacaltana Budiel, Verónica Falcone Mispireta.
Revisión Técnica: Jorge Chira Fernández, Hugo Rivera Mantilla, Bilberto Zavala Carrion, Lionel Fidel Smoll.
Unidad encargada de edición
Revisor Externo: Dimas Apaza Idme.
Corrección gramatical y de estilo: Juan Quiroz Vela. Gerente General (e): Yelena Alarcón Butrón.
Unidad de Relaciones Institucionales: Verónica Falcone Mispireta.
Diagramación: Daniel Chiroque Linares
Fotografía de la carátula: El manantial Tipujo se ubica en la subcuenca Coralaque, surge en el sistema de acuífero fisurado Barroso (contacto de AFV y ATV) a través de fracturas por porosidad secundaria (caudal 85 L/s).
Los términos empleados en esta publicación y la presentación de los datos que en ella aparecen son de exclusiva responsabilidad del equipo de investigación.
Carpio, J. & Peña, F. (2020) - Hidrogeología de la cuenca del río Tambo (1318) regiones Arequipa, Moquegua y Puno. INGEMMET, Boletín, Serie H: drogeología,7, 288 p., 2 Hi mapas.
Referencia bibliográfica
©
INGEMMETHecho el Depósito Legal en la Biblioteca Nacional del Perú N° 2020-02882
Razón Social: Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico (INGEMMET)
Se terminó de imprimir el 28 de febrero de 2020 en los talleres del INGEMMET Domicilio: Av. Canadá N° 1470, San Borja, Lima, Perú
Primera Edición, INGEMMET 2020
Tiraje: 50
Nombre del autor(es). “Esta es una obra colectiva”
RESUMEN ...7
ABSTRACT ...9
CAPÍTULO I ...11
GENERALIDADES...11
1.1 INTRODUCCIÓN ...11
1.2 ESTUDIOS ANTERIORES ...11
1.3 OBJETIVOS ...13
1.3.1 Objetivo general ...13
1.3.2 Objetivos específicos ...13
1.4 METODOLOGÍA ...13
1.5 PARTICIPACIÓN ...14
1.6 UBICACIÓN Y ACCESIBILIDAD ...14
CAPÍTULO II ...19
CARACTERÍSTICAS DEL MEDIO DE CIRCULACIÓN ...19
2.1 GENERALIDADES ...19
2.2 CARACTERÍSTICAS DEL CLIMA DE LOS ANDES CENTRALES ...19
2.2.1 Pisos bioclimáticos ...19
2.2.2 Pisos morfoclimáticos ...19
2.3 CARACTERÍSTICAS GEOMORFOLÓGICAS Y MORFOESTRUCTURALES...22
2.3.1 Unidades morfoestructurales ...22
2.4 PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS (CARACTERÍSTICAS FÍSICAS) ...30
2.4.1 Área de la cuenca ...30
2.4.2 Longitud y ancho ...30
2.4.3 Parámetros de forma de la cuenca ...31
2.5 GEOLOGÍA ...34
2.6 CRONOESTRATIGRAFÍA ...34
2.6.1 Precámbrico ...34
2.6.2 Rocas del Paleozoico ...34
2.6.3 Mesozoico ...34
2.6.4 Cenozoico ...36
2.6.5 Depósitos recientes ...38
2.6.6 Rocas intrusivas ...40
2.7 RASGOS ESTRUCTURALES ...43
CAPÍTULO III ...47
CUANTIFICACIÓN DE LOS RECURSOS HÍDRICOS SUPERFICIALES ...47
3.1 HIDROLOGÍA SUPERFICIAL (GENERALIDADES) ...47
3.2 PROYECTO ESPECIAL PASTO GRANDE ...47
3.3 CICLO HIDROLÓGICO DEL AGUA ...48
3.4 CLIMATOLOGÍA ...49
3.5 BALANCE HÍDRICO SUPERFICIAL ...50
3.5.2 Temperatura ...53
3.5.3 Humedad relativa ...53
3.5.4 Velocidad de viento ...53
3.5.5 Evapotranspiración ...53
3.5.6 Infiltración ...53
3.5.7 Escorrentía superficial ...54
3.5.8 Balance hídrico ...55
3.6 HIDROGRAFÍA DE LA CUENCA DEL RÍO TAMBO ...55
3.6.1 Clasificación de unidades hidrográficas ...55
3.6.2 Subcuencas de la cuenca del río Tambo ...56
CAPÍTULO IV ...59
CUANTIFICACIÓN DE LOS RECURSOS HÍDRICOS SUBTERRÁNEOS ...59
4.1 GENERALIDADES ...59
4.2 INVENTARIO DE RECURSOS HÍDRICOS ...59
4.2.1 Manantiales ...59
4.2.2 Fuentes termales ...73
4.2.3 Galerías filtrantes ...79
4.2.4 Bofedales ...80
4.2.5 Pozos ...80
CAPÍTULO V ...91
HIDROGEOLOGÍA ...91
5.1 GENERALIDADES ...91
5.2 UNIDADES HIDROGEOLÓGICAS...92
5.3 PARÁMETROS HIDROGEOLÓGICOS ...94
5.3.1 Porosidad eficaz ...94
5.3.2 Permeabilidad ...94
5.3.3 Coeficiente de almacenamiento (S) ...103
5.3.4 Transmisividad (T) ...103
5.3.5 Gradiente hidráulico ...103
5.4 CARACTERIZACIÓN HIDROGEOLÓGICA ...103
5.5 UNIDADES HIDROGEOLÓGICAS EN LA CUENCA TAMBO ...107
5.5.1 Acuíferos porosos en depósitos no consolidados (APNC) ...107
5.5.2 Acuíferos en rocas volcánico-sedimentarias (AVS) ...109
5.5.3 Acuíferos en rocas fisuradas ... 111
5.6 ACUITARDOS (AT) ...115
5.7 ACUÍFUGO (AG) ...115
CAPÍTULO VI ...117
HIDROQUÍMICA DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS ...117
6.1 GENERALIDADES ...117
6.1.1 Factores que determinan la composición química de aguas subterráneas ...117
6.1.2 Composición química de las aguas ...120
6.2 CARACTERÍSTICAS HIDROQUÍMICAS DE LAS AGUAS ...120
6.2.1 Metodología y selección del muestreo ...120
6.2.2 Resultado de análisis fisicoquímico-químico ...121
6.2.3 Clasificación hidroquímica del agua subterránea ...125
6.2.4 Clasificación de las aguas subterráneas ...134
6.2.5 Evolución hidroquímica de las aguas subterráneas ...138
CAPÍTULO VII ...149
VULNERABILIDAD DE ACUÍFEROS ...149
7.1 GENERALIDADES ...149
7.2 CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS ...149
8.2 SISTEMA DE FLUJOS DE AGUAS SUBTERRÁNEAS ...161
8.3 SISTEMAS DE ACUÍFEROS POROSOS NO CONSOLIDADOS ...164
8.4 SISTEMAS DE ACUÍFEROS SEDIMENTARIOS ...168
8.5 SISTEMAS DE ACUÍFEROS VOLCÁNICOS SEDIMENTARIOS ...168
8.6 SISTEMAS DE ACUÍFEROS FISURADOS ...168
CAPÍTULO IX ...175
HIDROGEOLOGÍA DE FUENTES TERMALES ...175
9.1 GENERALIDADES ...175
9.2 MUESTREO Y DETERMINACIONES DE CAMPO ...175
9.3 PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS ...175
9.3.1 pH ...175
9.3.2 Temperatura ...175
9.3.3 Conductividad Eléctrica ...176
9.4 ANÁLISIS FISICOQUÍMICO ...178
9.5 CARACTERÍSTICAS GEOTÉRMICAS EN LA CUENCA TAMBO ...183
9.6 ORIGEN DE LAS AGUAS GEOTERMALES ...183
9.7 GEOTERMOMETRÍA ...183
9.7.1 Diagrama ternario Na-K-Mg de Giggenbach ...183
9.7.2 Geotermómetro Na/K ...184
9.7.3 Geotermómetro Na-K-Ca ...186
9.8 ESTIMACIÓN DE LA PROFUNDIDAD DE UBICACIÓN DE LOS FLUIDOS GEOTÉRMICOS ...188
CAPÍTULO X ...191
PROPUESTAS DE INTERVENCIÓN ...191
10.1 GENERALIDADES ...191
10.2 PROPUESTAS DE CAPTACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS ...192
10.2.1 Propuestas en el acuífero poroso no consolidado ...192
10.2.2 Propuestas en los acuíferos fisurados ...192
10.3 PROPUESTAS PARA RECARGA ARTIFICIAL DE ACUÍFEROS ...193
10.3.1 Recarga artificial mediante zanjas de infiltración ...194
10.3.2 Recarga artificial mediante reforestación ...195
10.4 DESARROLLO DE LAS AGUAS TERMALES Y BALNEOLOGÍA ...196
10.5 ZONAS HIDROGEO-TURISMO ...201
CONCLUSIONES ...205
RECOMENDACIONES ...207
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...211
ANEXOS ...215
RESUMEN
La cuenca del río Tambo se origina en la Cordillera Occidental de los Andes hasta la desembocadura en la zona costera en la localidad de Cocachacra. Aquí las características físicas y geomorfológicas, a lo largo de su extensión, son importantes para la recarga y permanencia de los flujos, pues alcanza grandes caudales en época de avenida y conserva un considerable caudal en época de estío.
Presenta, además, una importante variedad litológica en la secuencia estratigráfica que va desde el Precámbrico-Proterozoico hasta el Cuaternario reciente. Se destaca, pues, la importancia de las rocas fracturadas volcánicas y sedimentarias, y se les considera acuíferos de gran potencial con características hidrogeológicas idóneas para la captación, movilización y reserva de agua subterránea.
El análisis químico permitió definir el tipo de agua presente en la cuenca. Según la evolución química de las aguas, las familias en la cuenca son las siguientes: bicarbonatada-cálcica, bicarbonatada-magnésica, bicarbonatada-sódica,
sulfatada-cálcica, sulfatada-magnésica, sulfatada-sódica y, por último, clorurada-sódica. Dichos resultados también permitieron identificar los tiempos de permanencia del agua en el subsuelo y los ubican en los sistemas de flujos locales, intermedios o regionales.
En la cuenca, se identificaron los principales sistemas de acuíferos. Se destacan los sistemas fisurados, conformados por un conjunto de rocas y estructuras dispuestas convenientemente, que favorecen el transporte, el almacenamiento y el intercambio de aguas subterráneas en sus estructuras internas.
El presente trabajo genera un diagnóstico con importante y valiosa información hidrogeológica de calidad, la cual será punto de partida para ser utilizada con diversos fines. El objetivo principal es ofrecer una buena gestión de los recursos hídricos en la cuenca.
ABSTRACT
The Tambo river basin originates in the western Andes mountain range up to the mouth of the coastal zone in Cocachacra, where the physical and geomorphological characteristics along its extension are important for the recharge and permanence of the flows, reaching great flows in time of wet season, conserving a considerable volume in time of dry season.
It presents an important lithological variety in the stratigraphic sequence that goes from the Precambrian-Proterozoic to the Recent Quaternary, where it highlights the importance of fractured volcanic and sedimentary rocks, they are considered aquifers of great potential, with ideal hydrogeological characteristics, for the uptake, mobilization and reserve of groundwater.
The chemical analysis allowed defining the type of water present in the basin. According to the chemical evolution of the waters, the families presented in the basin are: Bicarbonate-Calcium, Bicarbonated-Magnesic, Bicarbonated-Sodic, Sulphated-Calcic,
Sulphated-Magnesic, Sulphated-Sodic and finally Chlorinated-Sodic. These results also allowed to identify the times of permanence of the water in the subsoil, locating them in the systems of local, intermediate or regional flows.
In the basin, the main aquifer systems were identified, where fissured systems stand out, formed by a set of rocks and structures conveniently arranged to favor the transport, storage and exchange of groundwater in their internal structures. This work generates a diagnostic with important and valuable quality hydrogeological information, which will be the starting point to be used for various purposes, mainly for good management of water resources in the basin.
CAPÍTULO I
GENERALIDADES
1.1 INTRODUCCIÓN
El área de estudio abarca la cuenca Tambo, del río del mismo nombre. Se sitúa en la parte alta de la ciudad de Moquegua, límite con Puno, y un sector de la región Arequipa. El río Tambo constituye uno de los tributarios principales de la vertiente del Pacífico.
En la cuenca del río Tambo existen acuíferos que se manifiestan por su gran caudal de descarga. Están, por ejemplo, los manantiales Incalacaya (150 L/s) en Pasto Grande, el Jatunpujo (90 L/s) en Pacchani, el Tipujo (85 L/s) en el sector de Aruntaya, el Pujini (60 L/s), entre otros. Se estima que estas manifestaciones se dan por filtraciones de aguas de precipitación pluvial ocurrida en los alrededores. Estas filtraciones circulan en profundidad hasta encontrarse con rocas o estructuras impermeables que condicionan su salida. Esto último aún no se puede confirmar. Los responsables de la gestión del recurso hídrico en la cuenca ponen su principal atención en las aguas superficiales. Una prueba de ello es la gran infraestructura del embalse Pasto Grande, que deja de lado el estudio del recurso hídrico subterráneo. En su gran mayoría, el agua de la cuenca proviene de las aguas subterráneas procedentes de acuíferos que aún no son estudiados.
El presente boletín plantea el estudio hidrogeológico a nivel de diagnóstico. Sus principales componentes son los registros hidrogeológicos de la zona y alrededores (cuenca del río Tambo), a fin de caracterizar los diferentes sistemas de acuíferos, definir su geometría, establecer sus mecanismos de control, y evaluar su vulnerabilidad y su hidrodinámica subterránea. De esta forma, se da a conocer el posible potencial de los recursos geotermales del área y se pueden desarrollar propuestas de intervención para captaciones y la recarga de acuíferos.
1.2 ESTUDIOS ANTERIORES
Gran parte de los estudios hidrogeológicos realizados en la cuenca se desarrollaron en zonas puntuales que no abarcan la interacción de los sistemas hidrogeológicos en toda la cuenca. No existen estudios hidrogeológicos que incluyan toda la extensión; en algunos casos, se han recopilado investigaciones
sobre temas de geología, geodinámica y estudios ambientales que cubren zonas específicas. Esto sirvió de base para la elaboración de algunos proyectos de los Gobiernos regionales y locales.
Entre los estudios anteriores se tienen los siguientes: • RODRÍGUEZ, Mario. (1967). Reconocimiento geológico
de la desembocadura del valle de Tambo y sus alrededores. El estudio se ocupa de la geología de la desembocadura del valle de Tambo en su parte inferior y alrededores en sentido longitudinal. Enfatiza la descripción de la Formación Camaná, que aflora en este lugar. • MANRIQUE, Ernesto. (1976). Reconocimiento
geológico de la parte baja del valle Tambo. El estudio concierne a la geología de la parte baja del valle Tambo. Geomorfológicamente distingue tres unidades de flujo. La parte alta está conformada por los cerros de la Cadena Costanera, en sentido casi paralelo al mar, y el sector más cercano al mar forma la zona llamada Lomas. El litoral está formado por la ribera marina y tierras bajas aledañas. El valle Tambo conforma la geoforma más notoria, cuya presencia ha determinado una extensa red de drenaje. La región es árida y recorrida transversalmente por un río de carácter alóctono.
• SALINAS, Juan. (1978). Geomorfología del valle del río Tambo y alrededores. El trabajo es un estudio sobre la geomorfología del valle del río Tambo en su último tramo y zonas aledañas. Se hizo con la finalidad de aumentar el conocimiento de la geología. En el aspecto geomorfológico, en la zona en cuestión, se consideran unidades a las que se les ha denominado valle, franja litoral, Cordillera de la Costa y estribaciones andinas.
12
• HOSTTS, Jorge. (1963). Las cartas hidrogeológicas y su aplicación en la cuenca de Arequipa. El trabajo trata sobre las cartas hidrogeológicas y su aplicación en la cuenca de Arequipa. Ha sido elaborado para sintetizar el conocimiento de la ciencia hidrogeológica y con la intención de reunir los datos dispersos de la hidrología de Arequipa y sus alrededores, con el fin de ser traducidos en las cartas hidrogeológicas, junto con su metodología de formulación. • MEDINA, Guillermo. (1987). Estratigrafía de la llanura
deltaica del río Tambo. En el presente trabajo se interpretan algunos aspectos del proceso sedimentario reciente en la llanura deltaica del río Tambo. Para el logro del objetivo propuesto, en los primeros capítulos, se consideran apreciaciones generales de la geografía y la geología regional. En el capítulo de estratigrafía, se hace un breve resumen de las unidades litológicas que guardan íntima relación con el estudio o son objetivo específico de este. • NUÑES, Luis. (1969). Reconocimiento geológico del
santuario de Chapi. Trata sobre la continua inquietud de mejorar el conocimiento de la geología del área ubicada en las estribaciones de la Cordillera Occidental de los Andes del sur del Perú. Esta se encuentra en el distrito de Polobaya, provincia y departamento de Arequipa, entre las cotas de 2350 y 3300 m s. n. m., con un área de 128 km². Fisiográficamente, el área es poco accidentada; en su mayor parte presenta afloramientos de rocas sedimentarias (Formación Yura), rocas ígneas intrusivas y volcánicas. Además, se pueden observar depósitos aluviales de edad reciente.
• MARCHANI, Carlos. (1976). Estudio geológico del área de Carumas (Moquegua). Este trabajo trata sobre la geología del área de Carumas, en el departamento de Moquegua (60 km). Se han considerado dos zonas geomorfológicas. La primera se encuentra al noreste del río Carumas y muestra una superficie inclinada cuya pendiente aumenta progresivamente de 15° a 25° hacia los focos de los aparatos volcánicos del Ticsani, Pichu y Sajalaca. La segunda zona presenta una topografía montañosa con una altura máxima de 3800 m s. n. m., controlada por la estructura de un sinclinal erosionado y alargado en dirección noreste. Las rocas varían en edad desde el Cretáceo inferior hasta el reciente.
• GONZÁLES, Hipólito (1983). Reconocimiento geológico del río Tambo NO-SE y su tributario quebrada Esquino (hoja de Puquina). El estudio pertenece a los distritos de La Capilla y Moquegua, en las provincias de General Sánchez Cerro y Mariscal Domingo Nieto, respectivamente, del departamento de Moquegua. Esta área cubre una superficie
de 150 km². En la zona estudiada, se han identificado dos periodos tectónicos: uno a fines del Cretáceo, cuando se produce el primer movimiento tectónico que origina pliegues y fallas, y el otro en el Eoceno tardío, que provoca plegamientos y fallas.
• PAREDES, Jorge. (1964). Estratigrafía del Paleozoico en la costa del departamento de Arequipa. En la costa del departamento de Arequipa, se halla expuesta regularmente la secuencia paleozoica, ya sea en las quebradas profundas o en los lechos de los ríos costaneros. Las rocas más antiguas descubiertas constituyen la Formación Majes del Devónico inferior. Este conjunto de estudios tiende a un solo fin: el mejor conocimiento de las rocas más antiguas de esta parte de la costa del sur del Perú sobre la base de los aportes bibliográficos, los nuevos descubrimientos y las nuevas tendencias para explicar el origen del continente. Se nota, en este afán de conocimiento, una marcada tendencia al estudio minucioso y al detalle, que se aleja un tanto de la generalización a la que se había recurrido en años recientes. • ACOSTA, Manuel. (1976). Geología y posibilidades de
utilización de las manifestaciones geotermales del distrito de Calacoa y alrededores (Moquegua). El área del presente estudio se ubica en el distrito de Calacoa, provincia de Mariscal Nieto, en el departamento de Moquegua. Fisiográficamente, presenta una topografía muy irregular y juvenil, con remoción de masas que exhiben un drenaje dendrítico y está representada por el cañón del río Putina y sus afluentes, donde hay un gran potencial geotérmico. • SÁENZ, Jorge. (1984). Estudio hidrogeológico preliminar
de la zona de Loricosta-Vilacota y alrededores-Candavare-Tacna. La región sur occidental del Perú constituye la zona más árida que existe. Tacna está ubicada dentro de esa región donde el agua escasea notoriamente. En este estudio, se dan alternativas para el afianzamiento a corto plazo de dicho reservorio natural.
• ZEGARRA, Gabino. (1997). Estudio geológico y alteraciones hidrotermales del prospecto Tambo Seco. El Prospecto Tambo Seco está localizado a 43 km al noroeste de la ciudad de Moquegua, en el flanco occidental de la Cadena Sur Occidental de los Andes. Consta de un área desierta y montañosa con moderado relieve topográfico, cuyas elevaciones varían entre 1725 y 1823 m s. n. m. Estas elevaciones están marcadas por numerosas quebradas de un sistema dendrítico que va hacia la costa.
• Water Management Consultants (Perú) S. A. (2009). Estudio de abastecimiento de agua-opción agua subterránea del acuífero aluvial del río Tambo. El informe presenta los resultados de un estudio de abastecimiento de agua considerando las fuentes subterráneas del acuífero aluvial del río Tambo para el suministro de agua del proyecto minero Tía María. Se estima la demanda en 224 Us (806 m³/hr). El proyecto Tía María es un yacimiento de óxidos de cobre que se propone desarrollar a partir de dos tajos abiertos. Se ubica en el distrito de Cocachacra, provincia de lslay, departamento de Arequipa, sobre la margen derecha y a unos 30 km de la desembocadura del río Tambo.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo general
• Desarrollar la caracterización hidrogeológica de la cuenca del río Tambo y evaluar su potencial de producción de aguas subterráneas.
1.3.2 Objetivos específicos
• Identificar las principales fuentes de aguas subterráneas en la cuenca del río Tambo (manantiales, ríos, humedales, lagunas, pozos, fuentes termales, etc.).
• Caracterizar las unidades hidrogeológicas e hidrogeoquímicas de los acuíferos.
• Determinar los sistemas de acuíferos presentes en la cuenca del río Tambo.
• Elaborar la carta hidrogeológica de la cuenca del río Tambo. • Establecer zonas potenciales de captación y recarga de
aguas subterráneas.
• Clasificar hidroquímicamente las aguas subterráneas mediante análisis químicos y muestreos en campo.
1.4 METODOLOGÍA
El presente trabajo se ha desarrollado en la cuenca hidrográfica del río Tambo con una metodología de investigación hidrogeológica a nivel regional. El estudio ha seguido las siguientes etapas:
recopilación de información, registro de datos, caracterización hidrogeológica, cálculo, análisis, interpretación y propuesta de intervención.
La recopilación de la información se basó en la adquisición de datos bibliográficos, cartográficos y documentales. Todo esto se obtuvo de las diferentes bibliotecas del país (INGEMMET, Inrena, Pejeza, universidades, proyectos especiales y otros). La información recopilada contiene estudios hidrogeológicos, ambientales, hidrológicos, etc. Lo referido a la información cartográfica, por su parte, se obtuvo del Centro Nacional de Información Geográfica del Instituto Geográfico Nacional. La cartografía geológica se obtuvo del INGEMMET, y los datos meteorológicos e hidrológicos, del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (Senamhi). La información documental procede de las diferentes instituciones que trabajan en la cuenca.
Los registros de datos se desarrollaron en campañas de campo donde se inventariaron temas específicos como el registro de fuentes de agua subterránea. Además se midieron in situ los parámetros físico-químicos y se tomaron muestras de aguas según los protocolos establecidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS). Se consideraron algunos parámetros hidráulicos como el caudal y el estado de las fuentes (captaciones para aguas de consumo humano y riego). Además del inventario, se realizó la cartografía hidrogeológica de superficie mediante el reconocimiento y caracterización de las formaciones geológicas.
Para la caracterización hidrogeológica se usaron imágenes satelitales Landsat TM, 7, 4, 2 (RGB) y se interpretaron estructuras geológicas con propiedades hidrogeológicas. La interpretación de estas estructuras fue corroborada con registros de campo; además, se realizaron ensayos de infiltración puntual y medidas de la densidad de fracturas en los afloramientos rocosos. Este trabajo nos permitió caracterizar los valores de permeabilidad superficial de las formaciones geológicas. El cálculo y análisis fue parte del tratamiento estadístico de los datos meteorológicos, previa comprobación de su homogeneidad o consistencia mediante la curva de doble masa con la aplicación de las pruebas T de Student y F de Fisher. Se completaron y extendieron los datos para el análisis y cálculo del balance hídrico.
14
La interpretación de los resultados de los análisis físico-químicos se realizó con apoyo del software AquaChem V 5.0. Los datos correspondientes a un solo análisis han sido representados en diagramas de Stiff. Estas representaciones permiten comparar distintos análisis entre sí y observar rápidamente la distribución de aniones y cationes mayoritarios. Para representar en forma conjunta los datos correspondientes a varios análisis, se utilizaron los diagramas logarítmicos de Schoeller-Berkaloff y los diagramas triangulares (Piper, 1944).
La interpretación y análisis de los datos de campo se plasman en los mapas temáticos que se dibujaron con el apoyo del software ArcGIS 9.1. Por su parte, las propuestas de intervención se desarrollaron sobre la base de las necesidades identificadas en el proyecto, dándole énfasis a la recarga artificial de acuíferos.
1.5 PARTICIPACIÓN
En la elaboración del presente estudio participaron los hidrogeólogos Josemanuel Carpio y Fluquer Peña. La etapa de recolección de datos de campo estuvo liderada por Percy Sulca, con la colaboración de todo el equipo del Programa de Hidrogeología (Harmud Acosta, Wai Ng, José Moreno, Maura Charca, José Farfan, Jimmy Vásquez y Yurico Carbajal). En los trabajos de gabinete, se contó con el apoyo de Baclimer Quispe. Es preciso brindar nuestro agradecimiento a todas las personas que ayudaron en la realización de esta investigación, tanto a quienes trabajaron en forma directa como a quienes proporcionaron información valiosa, también a las instituciones públicas y privadas que trabajan en las regiones de Arequipa, Moquegua y Puno, así como a las autoridades de los pueblos visitados.
1.6 UBICACIÓN Y ACCESIBILIDAD
La cuenca del río Tambo (1318) se ubica en la zona sur occidental del territorio peruano, entre las coordenadas UTM 8096000-8260000 N y 196000-404000 E, correspondiente
a la zona 19 sur. Hidrográficamente la cuenca está limitada por el norte con las cuencas de los ríos Quilca-Vítor-Chili, Camaná, Coata, Ilpa; por el este con la cuenca del río Ilave y, por el sur, con las cuencas de los ríos Locumba, Moquegua y Honda. Políticamente está ubicada entre los departamentos de Moquegua, Arequipa y Puno (Figura 1.1).
La cuenca es accesible desde la ciudad de Lima a través de la carretera Panamericana Sur: se accede a la zona costera de la cuenca en forma directa de Lima a La Curva (Arequipa), con una distancia de 1070 km, aproximadamente.
CAPÍTULO II
CARACTERÍSTICAS DEL MEDIO DE CIRCULACIÓN
2.1 GENERALIDADES
En este apartado se desarrollan los aspectos físicos y geomorfológicos de la cuenca y se definen de forma básica los factores que afectan la funcionabilidad hidrológica de la cuenca. La zona de estudio muestra una conformación compleja de varias morfologías constituidas por planicies, lomadas, valles, colinas con laderas, que se elevan gradualmente formando cadenas montañosas. La irregular fisiografía del área da como resultado un clima heterogéneo que varía, principalmente, con la altitud y la época del año. Esta zona muy particular se sitúa en el borde de la diagonal árida que corta el continente sudamericano y muestra un clima semiseco.
2.2 CARACTERÍSTICAS DEL CLIMA DE LOS
ANDES CENTRALES
El clima de la vertiente del Pacífico de los Andes centrales está controlado por la temperatura de la superficie del mar, que es más baja de lo que le correspondería por su latitud. Esto se debe a la presencia de la corriente de Humboldt, que trae aguas frías del sur hacia el norte. Adicionalmente a la caída de la temperatura superficial del agua de mar, se genera un descenso en la temperatura del aire y, como consecuencia, un sistema anticiclónico permanente sobre la región, con una inversión térmica en el intervalo de altitudes entre 700 y 1000 m, lo que bloquea todas las posibilidades de precipitaciones pluviales considerables. Esta condicionante climática produjo uno de los desiertos más áridos del planeta en la franja comprendida entre la costa y el altiplano. Aquí las precipitaciones son prácticamente inexistentes.
La configuración media del clima que se deduce de ese contexto geográfico es afectada periódicamente por el fenómeno de la corriente de El Niño. Aunque el conocimiento de sus efectos es todavía bastante limitado, se sugiere que en el sur del Perú produce una marcada reducción de la cantidad de las precipitaciones. Así ocurren prolongados periodos de sequía coincidentes con esos fenómenos. Como consecuencia de la
actuación combinada de todos los factores implicados, el clima de los Andes centrales tiene cuatro características principales: • La existencia de un marcado contraste termopluviométrico
a un lado y a otro de la cordillera
• La reducción de la temperatura desde la costa del Pacífico hacia los sectores más elevados del altiplano
• El descenso de las precipitaciones desde el altiplano hacia la costa
• La tendencia de la aridez a incrementarse hacia el sur y el oeste de los andes
2.2.1 Pisos bioclimáticos
En este apartado, se presentan los pisos bioclimáticos que se definieron en la región de la Cordillera Occidental de los Andes centrales. Así se busca explicar la distribución de las condiciones ambientales en el territorio. Empleando como bioindicadores la ausencia de la vegetación por frío o aridez extrema o su presencia en determinadas facies criófilas o xerófilas, se han definido seis pisos bioclimáticos. Los cuatro pisos superiores (glaciar y periglaciar sin vegetación por déficit térmico, supraforestal y templado forestal) están comprendidos dentro del dominio amazónico-andino, y sus diferencias obedecen a causas térmicas. Los dos pisos inferiores (semiárido e hiperárido) pertenecen el dominio árido de la costa y la rampa, y se distinguen entre sí por la magnitud del déficit hídrico que los caracteriza (Úbeda, 2011).
2.2.2 Pisos morfoclimáticos
18
Piso morfoclimático Bioindicadores
Glaciar sin vegetación Vegetación ausente por déficit térmico Periglaciar sin vegetación Vegetación ausente por déficit térmico
Supraforestal Especies de los géneros Azorella (yareta) y Stipa (ichu), Fotografía 2.1 Templado forestal Especies del género Polylepis (queñua/tola), Fotografía 2.2
Semiárido sin vegetación Especies de geófitos, terófitos y cactáceas, Fotografía 2.3 Hiperárido sin vegetación Vegetación ausente por déficit hídrico
Piso morfoclimático Geoindicadores
Glaciar Formas generadas por las masas de hielo
Periglaciar Formas originadas por los ciclos de congelación y deshielo Templado forestal Formas modeladas por la arroyada concentrada
Semiárido Formas depositadas por la arroyada en manto
Hiperárido Formas producidas por deflacción y acumulación eólicas
Piso Bioclimático Área de distribución según Bioindicadores Piso morfoclimático Área de distribución según geoindicadores
Glaciar sin vegetación
por frío Áreas sin vegetación por déficit tér-mico ocupadas por los glaciares. Glaciar
Área de distribución de los agentes y procesos vinculados con la presencia permanente de ma-sas de hielo con capacidad de flujo.
Periglaciar sin
vegetación por frío Áreas libres de hielo sin vegetación por déficit térmico.
Periglaciar Área de distribución de los agentes y procesos asociados a una frecuencia elevada de los ci-clos de congelación y deshielo.
Supraforestal Áreas con vegetación por encima del intervalo de exigencia ecológica del bosque
Templado forestal Área de distribución potencial de los bosques de Polylepis sp. (queñual/
tola) Templado forestal
Área de actuación predominante de la arroyada concentrada.
Semiárido Áreas del sector superior de la ram-pa con un déficit hídrico acusado y vegetación xerófila (terófitos, geófi-tos y cactáceas)
Semiárido Área de actuación dominante de la arroyada en manto (sheet flood).
Hiperárido Áreas sin vegetación por déficir hí-drico permanente, en la parte inferior
de la rampa y la costa. Hiperárido
Área de actuación predominante de los agentes y procesos eólicos, que exigen condiciones de extrema aridez.
Cuadro 2.1
Bioindicadores para los pisos morfoclimáticos (Úbeda, 2011)
Cuadro 2.2
Geoindicadores para los pisos morfoclimáticos (Úbeda, 2011)
Cuadro 2.3
Equivalencias entre pisos bioclimáticos y morfoclimáticos (Úbeda, 2011)
Los límites de los pisos bioclimáticos y morfoclimáticos varían con el tiempo a medida que se transforman las condiciones ambientales, lo que constituye eficaces indicadores del cambio climático en diferentes escalas. Las evidencias de su evolución, en la zona de estudio, demuestran que, durante el Holoceno,
Fotografía 2.1 Presencia de yareta, indicador de piso bioclimático supraforestal
20
Fotografía 2.3 Indicador de piso bioclimático semiárido
2.3 CARACTERÍSTICAS GEOMORFOLÓGICAS Y
MORFOESTRUCTURALES
La cuenca del río Tambo llega desde la costa hasta la Cordillera Occidental de los Andes; abarca una extensión de 13 073.4 km². El análisis geomorfológico de la cuenca se realizó para interpretar las geoformas actuales, considerando el relieve topográfico, litología, aspecto tectónico, etc. Se tendrá en cuenta la división morfoestructural o la variación de la geoforma provocada por la presencia de importantes accidentes estructurales que modificaron la morfología de la cuenca desde tiempos antiguos. Para una mejor relación con la geología, se considerarán importantes límites fijados por la morfología actual, y se relacionarán con los límites de cuencas sedimentarias y zonas con influencia tectónica significativa que determinan límites geológicos importantes.
2.3.1 Unidades morfoestructurales
Nuestra área muestra una disposición compleja, fisiografía constituida por la presencia de altiplanicies, pequeñas montañas de rocas volcánicas relacionadas al afloramiento de aguas subterráneas, colinas y elevaciones. Aquí se encuentra la zona de alimentación y recarga de acuíferos, planicies en cuya extensión aflora gran número de manantiales y
laderas escarpadas, donde el cauce del río ha erosionado el terreno, dando lugar a zonas de alta pendiente que se elevan gradualmente formando cadenas montañosas con elevaciones que llegan a 5612 m s. n. m.
La clasificación morfoestructural de la cuenca del río Tambo se desarrolló tomando en cuenta la geología de la zona, puesto que en ella se evalúan y clasifican los tipos de rocas, las familias de fallas y los límites de las cuencas sedimentarias, que en este caso son controlados por los sistemas estructurales que funcionaron a lo largo de la historia geológica. Se diferencian 8 unidades morfoestructurales (Figura. 2.1): a) la faja litoral, b) Cordillera de la Costa, c) Planicie costanera, d) borde oeste de la Cordillera Occidental, e) Cordillera Occidental del sur del Perú, f) altiplanicies y peniplanicies, g) valles transversales y h) superficies volcánicas planas.
a) Faja litoral
presencia de varias planicies de abrasión marina que forman terrazas que se extienden desde el mar hasta las inmediaciones del borde oeste de la Cordillera de la Costa. La faja litoral está constituida esencialmente por playas actuales y terrazas marinas jóvenes, conformada por arenas eólicas, arenas de playa y conglomerados bioclásticos de origen marino y algunos conos aluviales en la desembocadura del río Tambo, que alcanzan a depositar material proveniente de las partes altas, medias y bajas de la cuenca y forman un importante delta que generó zonas planas aptas para la agricultura. El límite entre la faja litoral y la Cordillera de la Costa se encuentra cubierto por numerosos conos aluviales que acumulan materiales conglomerádicos o de flujos de detritos que alcanzan espesores de hasta 100 m. En esta unidad geomorfológica se encuentran los depósitos sedimentarios correspondientes a la Formación Camaná, que limita hacia el este por la Cordillera de la Costa.
b) Cordillera de la Costa
Esta unidad geomorfológica está conformada por una cadena de montañas de elevaciones bajas, con altitudes que no superan los ~1150 m s. n. m. A lo largo de la costa peruana, su dirección es de noreste a sureste, paralela a la línea de costa. Está limitada por el suroeste con la faja litoral por medio de un cambio abrupto en la topografía; mientras que, por el noreste, limita con las pampas costaneras con un cambio topográfico moderado definido por una serie de fallas que posicionó la actual ubicación de quebradas paralelas a la línea de costa entre los poblados de El Toro y Pan de Azúcar (Figura. 2.1). El ancho de la Cordillera de la Costa varía entre 18 y 19 km y está constituida por una cadena de cerros con litología que evidencia procesos magmáticos, tectónicos y de metamorfismo regional antiguos. Esencialmente, esta unidad geomorfológica alberga a las rocas más antiguas de la región, puesto que en ella se evidencian unas que datan desde 1800 Ma hasta 100 Ma. En estos diversos procesos geológicos, se generaron rocas metamórficas como gneis y esquistos; rocas intrusivas como granitos, granodioritas y dioritas; rocas volcánicas andesíticas principalmente; rocas sedimentarias como conglomerados, areniscas, lutitas y calizas. Es en esta unidad donde se encuentran los importantes depósitos minerales de Tía María y
La Tapada, ubicados esencialmente en la margen derecha, al noreste del poblado de Cocachacra.
Morfológicamente, la Cordillera de la Costa presenta una topografía muy suave. Las partes más elevadas de la Cordillera de la Costa, en este sector, tienen una topografía semiplana, con pocos saltos verticales, a excepción de las márgenes del río Tambo, entre Cocachacra y El Fiscal, donde se generaron acantilados y pendientes fuertes.
c) Planicie costanera
La planicie costanera presenta una topografía llana a subhorizontal y de amplia extensión. Además, forma una serie de plataformas elevadas con altitudes que varían entre 650 y 1750 m s. n. m. Esta unidad geomorfológica está limitada, hacia el suroeste, con la Cordillera de la Costa, por un sistema de fallas denominado Islay-Ilo, cuya área de mayor influencia se encuentra en las quebradas de dirección NO-SE, que se ubican entre los poblados de El Toto y Pan de Azúcar. Hacia el noreste limita con el borde oeste de la Cordillera Occidental por la falla inversa denominada Linga, que regionalmente tiene dirección NO-SE con buzamientos hacia el noreste. El ancho de las pampas costaneras, en esta cuenca hidrográfica, es casi simétrica, con un promedio de 23 km, y se conforma por una superficie semiplana con suave pendiente regional baja < 5 % de gradiente. Forma así grandes extensiones planas que son interrumpidas por los valles transversales que cortan a las pampas con valles de fuertes pendientes (Figura 2.1).
22
Fotografía 2.4 Pampa costanera, sector de Crucero
d) Borde oeste de la Cordillera Occidental
Como dominio morfoestructural, se propone, sobre la base de los estudios recientes realizados por Acosta (2010), que esta zona sea considerada como una unidad separada e independiente de la Cordillera Occidental por poseer características geológicas donde el comportamiento estructural y litológico tiene cualidades que están ligados al sistema de fallas Cincha-Lluta-Incapuquio. En este dominio morfoestructural, se instalaron los poblados de Puquina, Omate, La Capilla, mientras que el poblado de Quinistaquillas se encuentra en la intersección con los valles transversales. Además, este dominio se caracteriza por presentar importantes yacimientos de mineral como Chapi y numerosos proyectos exploratorios importantes como Los Calatos.
El borde oeste de la Cordillera Occidental comprende una cadena de montañas abruptas con una orientación NO-SE y altitudes entre 1200 y 4000 m s. n. m. (Figura.2.1). Al suroeste limita con la planicie costanera, mediante la Falla Linga que corresponde al accidente estructural ubicado más al suroeste del sistema de fallas Cincha-Lluta-Incapuquio. El cambio morfológico entre estas dos unidades es bien marcado, pues se observan, hacia el suroeste de la falla, zonas planas y, hacia el noreste, el inicio de las elevaciones abruptas de la Cordillera Occidental. La Falla Linga se une con estructuras que corresponden a su mismo sistema, y conforman un área caracterizada por una intensa actividad tectónica. A esto se suman, además, las fallas de dirección NE-SO, que conforman una zona verdaderamente fracturada y plegada, donde las rocas sedimentarias del Jurásico y Cretácico albergan rocas intrusivas y volcánicas del Cretácico y Cenozoico.
Por el noreste, limita con la Cordillera Occidental de los Andes y está separado por la falla inversa Carumas-Omate de dirección NO-SE. Esencialmente, se diferencia por la presencia de centros volcánicos.
El borde oeste de la Cordillera Occidental es atravesado por los valles transversales, lo que produce una topografía muy accidentada, donde las rocas sedimentarias, intrusivas y volcánicas de edades entre el Jurásico, Cretácico superior y Mioceno son fuertemente afectadas por los sistemas de fallas. Esto provoca valles profundos, paralelos a las estructuras principales NO-SE y NE-SO. La característica hidrogeológica de las rocas dentro de la vertiente oeste de la Cordillera Occidental es favorable para la acumulación de agua subterránea en acuíferos fisurados principalmente.
e) Cordillera Occidental
Fotografía 2.5 Altiplanicie del sector Chilota
Fotografía 2.6 Colinas altiplánicas • Altiplanicie y peniplanicie
Ambas son consideradas superficies planas a subhorizontales. La altiplanicie es de gran importancia porque está asociada a cursos de agua que, a su vez, albergan un gran ecosistema entre flora y fauna, con sus máximos exponentes, los camélidos sudamericanos.
Este aspecto geomorfológico corresponde a una penillanura altiplánica y cubre la parte noreste de la cuenca del río Tambo; además, cubre altitudes entre 4000 y 4200 m s. n. m. En él aflora gran número de manantiales y se crean importantes áreas de bofedales, especialmente en las cabeceras de pequeños arroyos permanentes o temporales (Fotografía 2.5).
• Colinas altiplánicas y aparatos volcánicos
Entre las altiplanicies se levantan importantes elevaciones de bajo relieve, las cuales pueden ubicarse a diferentes altitudes y estar constituidas principalmente por rocas volcánicas que conforman los conos de los numerosos aparatos volcánicos existentes en la Cordillera Occidental. En este caso, en la cuenca hidrográfica del río Tambo, se elevaban por encima de la planicie altiplánica y alcanzan
24
Fotografía 2.7 Vista lateral del volcán Ubinas, donde se aprecia un imponente aparato volcánico, conformado por rocas fisuradas, flujos de lava y material detrítico no consolidado, ideales para la recepción, acumulación y transmisión de agua.
f) Valles transversales
valles transversales son considerados los más importantes accidentes morfológicos de la cuenca por generar, a lo largo de su recorrido, muchas formas que moldean la superficie en base a la resistencia mecánica que ofrecen. Se consideran valles transversales por atravesar así, desde el inicio de su recorrido, las partes altas de la Cordillera Occidental, el borde oeste de la Cordillera Occidental, las pampas costaneras, la Cordillera de la Costa y la faja litoral y, para finalizar su recorrido en el mar, forma un delta entre Mejía y Punta de Bombón (Figura.2.1). El drenaje es de tipo dendrítico a subdendrítico y forma valles jóvenes en forma de V.
En la Cordillera de la Costa, el valle transversal del río Tambo socaba rocas intrusivas, pero aprovecha fallas y fracturas de dirección NE-SO. En las pampas costaneras, el valle está ligado a fallas y lineamientos paralelos al cauce principal del río Tambo. Las geoformas y cambio de pendiente se hacen más pronunciados en la intersección con la vertiente oeste de la Cordillera Occidental. Aquí el sistema de fallas Cincha-Lluta-Incapuquio y las fallas de dirección NE-SO (paralelos al río) fracturaron la roca con mayor intensidad respecto a otros dominios morfoestructurales y se manifestaron quebradas angostas con empinados bordes. Además, generaron
condiciones propicias para deslizamientos y fallas normales entre Omate, Quinistaquillas y La Capilla, que modificaron mucho más la morfología de la zona.
Las partes altas de los valles transversales ubicados en la Cordillera Occidental inician con quebradas y depresiones formadas por el recorrido de los glaciares que, en muchos de los casos, tuvieron un recorrido definido hacia la quebrada principal y tributarios del río Tambo.
Fotografía 2.8 Laderas escarpadas
Fotografía 2.9 Piso de valle, sector Cocachacra
g) Superficies volcánicas planas
Se considera superficies volcánicas planas a la acumulación sucesiva de importantes espesores de tobas y flujos piroclásticos, presente a lo largo de las cadenas montañosas y valles que, debido a su extensión y espesor, llega a considerarse una unidad geomorfológica importante. Los afloramientos ubicados dentro de la cuenca hidrográfica del río Tambo se encuentran al borde sur, entre Carumas y Jaguay grande (Figura.2.1). Estas superficies presentan un relieve ondulado y rugoso con
26
28
2.4 PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS
(CARACTERÍSTICAS FÍSICAS)
Ha sido reconocida la relación de la forma de la tierra con el desplazamiento del agua sobre ella, interacción de gran complejidad, tomándose como procesos de comportamiento mixtos, con distintos factores.
2.4.1 Área de la cuenca
Para el cálculo del área, se tomó como unidad de estudio la cuenca hidrográfica del río Tambo (Figura 2.2). El área de la cuenca corresponde a tal superficie proyectada en un plano horizontal; su tamaño influye en forma directa sobre las características de los escurrimientos, la unidad de medida es el km²:
• Área total de la cuenca y área de drenaje (A): el área de drenaje total de la cuenca hidrográfica del río Tambo es de 13 073.4 km².
• Área de la cuenca de recepción (Ac): área donde ocurre la mayor cantidad promedio de precipitación; esta es de 8289.8 km².
• Área de la cuenca húmeda (Ah): zona cuya precipitación media anual está por encima de los 500 mm; esta es de 5147.17 km².
• Perímetro (P). longitud de la línea de división de aguas. Se conoce como el “Parte aguas o Divortium Acuarium”; este es de 893.47 km.
Figura 2.2 Área total de la cuenca, de la cuenca de recepción y de la cuenca húmeda
Figura 2.3 Longitud y perímetro de la cuenca
2.4.2 Longitud y ancho
Se define como la distancia horizontal del río principal entre un punto aguas abajo y otro aguas arriba, donde la tendencia general del río principal corta la línea de contorno de la cuenca
2.4.3 Parámetros de forma de la cuenca
Las características físicas de una cuenca presentan muchos atributos que influyen notoriamente en el comportamiento hídrico. Los principales factores son los siguientes:
a) Forma de la cuenca
Esta determina la distribución de las descargas de agua a lo largo de su recorrido hasta llegar al río Tambo
• Índice de Gravelius o coeficiente de compacidad (Kc). El coeficiente de compacidad calculado para la cuenca del río Tambo es de 2.19. Este, al ser mayor a la unidad, indica una forma de la cuenca redondeada. Este factor se produce porque una cuenca circular tiene mayores posibilidades de producir avenidas superiores dada su simetría. En la cuenca del río Tambo, las crecidas son consecuencia de las precipitaciones en la cuenca alta durante las temporadas lluviosas; esto produce una concentración de agua en la parte baja correspondiente al cauce principal del río Tambo y, en consecuencia, desbordes e inundaciones en los periodos lluviosos.
• Factor de forma (Kf). Es un factor comparativo de crecientes con otras cuencas del mismo tamaño. Relaciona el ancho promedio de la cuenca y la longitud axial de la misma (longitud de máximo recorrido). El factor de forma calculado para la cuenca del río Tambo es Kf = 0,1444. El valor del factor de forma es bajo en comparación de otras cuencas del país con vertiente en el océano Pacifico, por ejemplo, la cuenca del río Camaná-Majes-Colca (Kf = 0,2851).
b) Características del sistema de drenaje
Se define como el recorrido, trayectoria o vía que guardan entre sí los cauces de las corrientes naturales en la cuenca hidrográfica y que sirven para la recepción, canalización y evacuación de las aguas hasta el mar. Para el cálculo del sistema de drenaje que tiene el río Tambo se ha utilizado el método de clasificación de ríos y arroyos con el esquema de Horton (1932, 1945) y Strahler (1957).
• Orden de las corrientes de agua. Este parámetro proporciona el grado de ramificación o bifurcación de la red de drenaje del río Tambo. Se considera corrientes de primer orden a aquellas que no poseen tributarios; corrientes de segundo orden, a aquellas que tienen dos tributarios de primer orden; corrientes de tercer orden, a aquellas con dos tributarios de segundo orden, y así sucesivamente.
Además, se ha considerado el plano de la cuenca que incluye la clasificación de los cauces permanentes, intermitentes y efímeros. Así, el orden del cauce principal del río es de orden seis, debido que los ríos Paltiture e Ichuña, ambos de nivel 5, confluyen y le dan el rango siguiente al río Tambo. Aguas abajo se junta con el río Coralaque, también de orden 5, por lo que no altera el rango de orden 6.
• Longitud de los tributarios (Lt). Este parámetro es el resultado de la sumatoria de todo el sistema de drenaje de tributarios que alimentan el río principal en la cuenca. El cálculo de la longitud de tributarios es de Lt = 3243.77 km.
• Densidad de drenaje (Dd). En 1952, Strahler definió a la densidad de drenaje (Dd) como la relación entre la longitud total de los cursos de agua de la cuenca y su área total. En la cuenca del río Tambo, la densidad de drenaje es de 0.248 km/km².
• Longitud media de la escorrentía superficial (l). Se define como la distancia media que el agua debería escurrir sobre la cuenca para llegar a un cauce. Se calcula por la relación entre el área y cuatro veces la longitud de todos los cauces. La longitud media calculada para el río Tambo es de 1008.1 m.
• Sinuosidad del cauce principal (S). Es la relación que existe entre la longitud del cauce principal y la longitud del cauce principal medida en línea recta o curva. El río Tambo tiene sinuosidad de 1.08. Este valor indica que la sinuosidad del cauce principal es relativamente moderada, ya que un valor mayor a 1,25 define a un cauce con mediana sinuosidad y, en el caso del río Tambo, este valor es cercano.
c) Parámetro relativo al relieve
Característica que representa la declividad de la cuenca, donde la variación de los terrenos se considera con referencia al nivel del mar. Se consideran los siguientes índices:
• Pendiente de la cuenca (Sc). Es un valor medio de todas las pendientes y es de gran importancia para el estudio del escurrimiento superficial, infiltración, arrastre de material y recarga de acuíferos. La pendiente de la cuenca del río Tambo es de 28.61 %, equivalente a 15.97°, definido a la cuenca con pendiente accidentada.
30
Gráfico 2.1 Curva hipsométrica de la cuenca hidrográfica del río Tambo
Gráfico 2.2 Curva de frecuencia de altitudes de la cuenca del río Tambo
Cuando las curvas hipsométricas presentan variaciones, ya sea por apartarse de las teóricas o por presentar más de un punto de inflexión, puede relacionarse con controles tectónicos o litológicos. El valor del área relativa que yace bajo la curva (integral hipsométrica) es indicativo del estado de desarrollo de la cuenca. Valores superiores al 60% indican desequilibrio manifestado en el funcionamiento de la cuenca (juventud en el sentido davisiano); valores que rondan el 47% representan equilibrio (madurez); los inferiores a 30% implican fase de monadnock (senectud).
Según la curva hipsométrica, presenta una pequeña concavidad hacia abajo de la curva e indica una cuenca con valles profundos
y llanuras planas. La pendiente desde el origen en el Gráfico 2.1 hasta la zona media, presenta inclinación con una transición suave que representa la zona de mayor recarga. Entre la zona media y baja, hay una transición con mayor pendiente, pero constante y curva hasta la parte baja, lo que indica que no hay cambios bruscos en el relieve.
• Curva de frecuencia de altitudes. El análisis de frecuencia altimétrica se utiliza para describir en altitudes sucesivas las frecuencias de ciertas alturas (Gráfico 2.2). En este caso se consideraron las altitudes de cumbres, áreas de llanos o depresiones como hombreras, bancos y collados (Clarke, 1968). Es un complemento de la curva hipsométrica.
Según la frecuencia de altitudes, la curva más representativa en la cuenca se encuentra entre 4000 m s. n. m. y 5000 m s. n. m. (Figura 2.4), lo que representa un 53.77 % del total del área de la cuenca. Aquí se destacan las unidades geomorfológicas que son favorables para la recarga de acuíferos de la cuenca. Entre ellas resaltan colinas altiplánicas y altiplanicies ubicadas en la parte alta de la cuenca.
• Elevación media de la cuenca (altitud media). Es la ordenada media de la curva hipsométrica, que representa la altura media de la cuenca, H = 3490.14 m s. n. m.
Gráfico 2.3 Rectángulo equivalente de la cuenca del río Tambo Figura 2.4 Frecuencia de altitudes cada 1000 mW la misma longitud que el cauce principal, y que posee la misma velocidad media o tiempo de recorrido que el cauce principal. Seq =1.44 %.
• Rectángulo equivalente. Se traslada la información de la cuenca a una figura geométrica que tiene igual superficie, perímetro, coeficiente de compacidad y distribución hipsométrica (Llamas, 1993; Campos, 1992). En este rectángulo, las curvas de nivel se convierten en rectas
paralelas al lado menor de la figura. Estos lados o líneas paralelas son la primera y última curva de nivel de 0 y 5600 m s. n. m. (Gráfico 2.3).
32
2.5 GEOLOGÍA
En el presente capítulo se realiza una descripción en orden cronoestratigráfico de las unidades de rocas sedimentarias, metamórficas y volcánicas que comprenden la zona de estudio. Además de rocas intrusivas, a continuación, se hace una descripción litológica de las unidades geológicas presentes en la cuenca hidrográfica del río Tambo (Figura 2.5).
2.6 CRONOESTRATIGRAFÍA
La estratigrafía de la cuenca va desde el Precámbrico hasta el Cuaternario reciente, y ubica pulsaciones intrusivas a lo largo del tiempo. A continuación, se detallará paso a paso la secuencia cronoestratigráfica para la cuenca del río Tambo.
2.6.1 Precámbrico
a) Basamento Metamórfico de Arequipa
Las rocas del Complejo Basal afloran entre La Curva y Cocachacra, donde forman promontorios y bancos muy erosionados y sumamente fracturados. Corresponden a gneis macizo, del Proterozoico al Paleozoico inferior, con edades de 2000 Ma a 1400 Ma, con características hidrogeológicas de rocas compactas impermeables, con fracturamiento superficial no importante para la acumulación de agua subterránea.
2.6.2 Rocas del Paleozoico
a) Grupo Ambo (C-am)
Comprenden rocas antiguas sedimentarias ubicadas en el borde oeste de la Cordillera de la Costa, los afloramientos en los alrededores de Cocachacra constituidos por una base conglomerádica erosiva, una parte inferior con lutitas y limolitas oscuras fosilíferas y areniscas finas y, en la parte superior, areniscas de grano medio a grueso. Corresponde al Paleozoico y presenta característica impermeable porque contiene mayor cantidad de material fino que no permite la fluidez de agua.
2.6.3 Mesozoico
a) Formación Chocolate (Ji-cho)
Los afloramientos correspondientes a esta formación se encuentran a ambas márgenes del río Tambo, entre las localidades de Cocachacra hasta el suroeste de la mina Chapi. Entre la zona de El Fiscal y Quegua Grande se ubicaron centros de emisión de la Formación Chocolate asociados a estructuras de dirección NO-SE y NE-SO. La mayoría de afloramientos en este sector corresponde a la Formación Chocolate inferior, conformada por lavas andesíticas de color verdoso o chocolate. Ocasionalmente se encuentran bancos de dacita gris clara con estructura amigdaloide, interestratificados con arcósicas
de considerable espesor. En las partes superiores se han observado calizas gris claras. Corresponde al Jurásico inferior. Por su composición tiene características para ser un acuífero; sin embargo, se ubica donde las precipitaciones son prácticamente nulas y no existe la acumulación de agua.
b) Formación Socosani
En la zona comprendida entre Jiro, Huayrapunco y por Quinistaquillas existen afloramientos pertenecientes a la Formación Socosani que sobreyacen a las secuencias volcánicas de la Formación Chocolate e infrayacen a las rocas detríticas del Grupo Yura. La Formación Socosani se da por numerosos episodios de expansión y se acumulan sedimentos en los bordes de la recientemente formada cuenca Arequipa. En las partes centrales, se forman sucesivas plataformas carbonatadas y sedimentos finos. Además, consisten en una secuencia esencialmente calcárea en estratos delgados de calizas mudstone a grainstone, color gris oscuro, o colores fosilíferos. Corresponden a la sedimentación ocurrida durante el término del Jurásico inferior al Jurásico medio. En la cuenca del río Tambo, estas calizas están fuertemente fracturadas con evidente capacidad de almacenar y dejar circular agua, y presentan surgimiento de agua.
c) Grupo Yura
Las rocas pertenecientes al Grupo Yura se caracterizan por corresponder a una sucesión sedimentaria conformada por las formaciones Puente, Cachios, Labra, Gramadal y Hualhuani en sucesiones cronológicamente continuas. Los afloramientos correspondientes al Grupo Yura están ampliamente distribuidos a lo largo del río Tambo. Se les considera una única evolución sedimentaria ubicada entre el Jurásico y Cretácico inferior. Los afloramientos en la parte alta de la cuenca del río Tambo se encuentran totalmente afectados por los diferentes sistemas de fallas (Cincha-Lluta-Incapuquio) y se observa esencialmente a las cuarcitas con un fracturamiento intenso en muchas direcciones. En el contexto regional, el Grupo Yura presenta características hidrogeológicas favorables por la antigüedad que presenta y el intenso fracturamiento, debido a un gran tectonismo.
d) Formación Murco (Ki-mu)
intercalados con delgados estratos de areniscas cuarzosas de grano medio. Esta formación presenta buenas características hidrogeológicas debido al fracturamiento intenso.
e) Formación Arcurquina (Ki-ar)
En la zona de Ichuña y en la quebrada del río Tambo sobreyace a la Formación Murco e infrayace a las rocas volcánicas del Grupo Tacaza y Maure. Los afloramientos ubicados por los alrededores del poblado de Ichuña están muy afectados por las
fallas de dirección NO-SE y mapean estas rocas en repeticiones tectónicas y pliegues bien cerrados. Está conformada principalmente por calizas (Fotografía 2.11). Se apreció que estos afloramientos están afectados por procesos de remoción en masa (slump) que afectaron a las rocas justamente después de su sedimentación, que corresponde a la parte basal del Cretácico superior, por la disolución y fracturamiento de su material, presenta características de un acuífero fisurado.
34
f) Grupo Toquepala (Ks-to)
Los afloramientos del Grupo Toquepala están ubicados principalmente al sur de la cuenca hidrográfica del río Tambo. Corresponde a una serie de rocas volcánicas con algunas intercalaciones de rocas detríticas de grano grueso. Afloran a lo largo del flanco andino, desde los cerros La Caldera en Arequipa hasta el límite fronterizo con Chile. Corresponden al Cretácico superior-Paleógeno. Esta formación, por su diversidad de componentes litológicos, se comporta en zonas como acuíferos. En otras zonas, por la presencia de materiales porosos sin interconexión, se comporta como acuitardo.
2.6.4 Cenozoico
a) Formación Jahuay
Corresponde a una secuencia de rocas clásticas continentales que afloran en el cuadrángulo de Omate y está constituida por arcillas con intercalaciones de capas de yeso y niveles de areniscas, otros niveles compuestos por conglomerados con clastos de naturaleza volcánica y algunos de calizas, y cuarcitas bastante redondeadas, englobadas en una matriz arenosa con abundancia de feldespatos. La potencia máxima aproximada de toda la formación no sobrepasa los 150 m y corresponde al Eoceno. En cuanto a su capacidad hidrogeológica, esta formación en sectores presenta condiciones que permiten el flujo del agua, pero, por la presencia de los materiales finos, generan cierto grado de impermeabilidad.
b) Grupo Moquegua
Los afloramientos continuos, a lo largo de las pampas costeras, ratifican los límites de la cuenca Moquegua, restringidos al borde oeste de la Cordillera Occidental y al borde este de la Cordillera de la Costa. Está constituido por una serie de capas continentales compuestas por lutitas, areniscas, conglomerados y piroclastos desarrollados durante el Eoceno-Oligoceno. Litológicamente se considera que el Grupo Moquegua está dividido en dos formaciones: Moquegua inferior y Moquegua superior, pero además de esta división se debe considerar la forma y naturaleza de la cuenca, poniendo énfasis en las zonas de aporte de la cuenca y las zonas más distales, puesto que esta distribución influye en la naturaleza de la roca sedimentaria y, por ende, en su capacidad hidrogeológica variada, con buenos y malos acuíferos.
c) Grupo Tacaza
Los afloramientos del Grupo Tacaza están, principalmente, ubicados en la parte norte de la cuenca hidrográfica de Tambo. Se componen de una serie volcánica y por flujos de andesitas, tufos de grano fino o, a veces, brechoides, y riolitas. La proporción
de cada una de ellas varía según los lugares y alcanzan, en total, un espesor máximo de 1500 a 2000 m. Los afloramientos ubicados en las cercanías de Ichuña y en los cerros Alcacasa y Pallca comprenden horizontes volcánicos mucho más delgados, formados mayoritariamente por ignimbritas de coloración beige con abundante material lítico, que sobreyacen a las calizas de la Formación Arcurquina e infrayacen a las rocas volcanoclásticas del Grupo Maure.
La distribución de rocas volcánicas del Grupo Tacaza da a entender que, en la zona, se desarrollaron centros de emisión ubicados en el extremo norte y noreste. Allí se depositaron flujos de lavas andesíticas muy cercanas a su fuente de origen; en otros sectores más alejados llegaron solo a depositarse ignimbritas y tufos de grano fino. En el sector de Chojata, se tiene la presencia de ignimbritas; estos afloramientos infrayacen al Grupo Barroso y poseen una potente sucesión de conglomerados que sobreyacen directamente a rocas sedimentarias del Grupo Yura.
Según las determinaciones de los arcos volcánicos, se considera que durante el Oligoceno se produjo el vulcanismo del Grupo Tacaza. Todo este proceso generó la fractura de la formación, por lo que a pesar de estar constituido de materiales finos presenta unas características hidrogeológicas favorables.
d) Grupo Maure
Se enfoca en la descripción litológica y en los trazos del límite de la cuenca con el Grupo Moquegua al oeste. Además, incluye los diferentes niveles ignimbriticos pertenecientes al vulcanismo del arco Huaylillas (24 a 10 Ma) solo en el área de la unidad geomorfológica de la Cordillera Occidental que coincide con la cuenca Maure. Los materiales pertenecientes al Grupo Maure se depositaron directamente y en discordancia angular sobre el Grupo Yura (Pacocahua, Patahuasi, Curo, Ichuña, Coalaque) y sobre el Grupo Tacaza (Putina, Yarihuaya, Hunane y al norte de Hacienda Tinco palca). Infrayace a las rocas pertenecientes al Grupo Barroso y unidades sedimentarias aluviales y coluviales recientes (Fotografía 2.12).
La proporción de material fino y grueso de los sedimentos pertenecientes al Grupo Maure varía según su ubicación en la cuenca. En el sector comprendido entre Morocaque y Hda. Tinco Palca en el extremo norte de la cuenca hidrográfica del río Tambo, la proporción de conglomerados y rocas volcánicas es mayor a comparación de la zona comprendida entre Titire, Ichuña y Coalaque, donde la proporción de material sedimentario fino es mayor. Aquí se llegaron a encontrar importantes niveles calcáreos de ambiente netamente lacustre. Finalmente, por el sector de Carumas se observa una sucesión sedimentaria gruesa conformada principalmente por
conglomerados y niveles potentes de ignimbritas, las cuales son consideradas como depósitos ligados al borde oeste de la cuenca Maure depositados discordantemente sobre sedimentos cretácicos. Según la determinación de edades de actividad de los diferentes arcos magmáticos, se considera al Grupo Maure de edad Mioceno.
Esta formación presenta una gran diversidad de componentes litológicos que se comporta como acuífero, pero a la vez tiene niveles que se comportan como acuitardos y sirven como confinantes para los acuíferos que presenta.
Fotografía 2.12 Grupo Maure, nótese el color verdusco en las rocas sedimentarias en la parte alta de la cuenca.
e) Formación Camaná
Entre Cocachacra y La Curva, a ambos márgenes del río Tambo, se encuentran los afloramientos de una serie de capas marinas de color blanco amarillento, que tiene las mismas características litológicas que la Formación Camaná. Se observan, además, en discordancia angular sobre los gneis del basamento metamórfico de Arequipa y debajo de depósitos aluviales recientes.
Litológicamente, la formación consiste de capas de lutitas bentoníticas de color blanco amarillento, intercaladas con arenas de grano medio y fino algo consolidadas con abundantes fragmentos de conchillas en muy mal estado de conservación. Pertenece al Oligoceno medio. Por su naturaleza porosa y por tener interconexión entre poros, esta formación es considerada un acuífero.
f) Formación Huaylillas
Litológicamente, está conformada por tufos dacíticos y riolíticos de colores blanco grisáceo, gris blanquecino y rosado. La roca se compone de feldespatos que forman la masa principal del
tufo, en granos y cristales fragmentados cuya proporción varía de abundante a escaso. Según la determinación de edades de actividad de los diferentes arcos magmáticos se considera de edad Mioceno.
La característica hidrogeológica de estas rocas es que son, principalmente, de material volcánico sedimentario. Donde predominan los materiales finos y compactos se comporta como un acuitardo.
g) Grupo Barroso
36
Fotografía 2.13 Grupo Barroso, coronando zonas de recarga
La morfología de los aparatos volcánicos pertenecientes al Grupo Barroso corresponde a conos parcialmente erosionados, domos y algunos diques que aprovecharon estructuras tectónicas para su emplazamiento. Existen más de 35 aparatos volcánicos en el área de trabajo. De estos, algunos como Ubinas, Huaynaputina y Ticsani corresponden al arco volcánico actual. Los afloramientos del Grupo Barroso se ubican estrictamente en la Cordillera Occidental y se concentran en sectores ligados a zonas de debilidad por influencia de los sistemas de fallas. La litología predominante corresponde a andesitas, tobas, brechas y riolitas. Su coloración, generalmente, se caracteriza por sus tonalidades oscuras que contrastan con los colores claros de las rocas sedimentarias del Grupo Maure.
En la mayoría de los afloramientos sobreyacen a rocas sedimentarias del Grupo Maure y coronan las partes más altas de los cerros, lo que favorece la recarga. Su característica hidrogeológica está condicionada por su grado de fracturamiento, y permite su propia recarga y la de otros acuíferos.
h) Formación Millo
Se encuentra desde el sistema de fallas Cincha-Lluta-Incapuquio que corresponde al límite oeste de la Cordillera Occidental hasta el borde este de la Cordillera de la Costa, lo que significa que estos sedimentos se depositan en las pampas costaneras. Sobreyacen indistintamente a la Formación Moquegua superior y a las rocas volcánicas Toquepala y Chocolate. Infrayace a sedimentos aluviales más recientes.
Litológicamente está compuesta de conglomerados polimígticos con forma subredondeada a subangulosa y diámetros muy variados. Los depósitos son coetáneos con el evento volcánico de la Formación Barroso inferior. Esta formación presenta pobre capacidad de flujo y almacenamiento de agua, por la presencia de materiales finos, que lo impermeabilizan.
2.6.5 Depósitos recientes
a) Estrato Volcán Ubinas
Corresponde a las manifestaciones volcánicas que, en la actualidad, se encuentran en proceso de erupción. Estos depósitos de material volcánico reciente se ubican bordeando al volcán Ubinas, que comparte zonas de depósito con la cuenca hidrográfica Quilca-Vítor-Chili, en plena Cordillera Occidental. Está constituido por una serie de depósitos lávicos, lahares y piroclásticos dispuestos de manera concéntrica alrededor del aparato volcánico. Las lavas son de andesita porfirítica oscura dispuesta a manera de flujos lávicos irregulares y de espesor variable, andesitas vesiculares gris pardusca.
b) Depósito fluvioglaciar
