Acuífero salino con litio bajo volcán Cerro Overo

Un estudio pionero publicado en la prestigiosa revista Geology ha revelado la existencia de un acuífero salino profundo que alberga litio y arsénico bajo el Cerro Overo maar en la Zona Volcánica Central de los Andes chilenos. Esta investigación, liderada por el Instituto Milenio Ckelar Volcanes, desafía las concepciones tradicionales al identificar una diatrema conductiva que funciona como un acuífero dinámico, capaz de almacenar y reciclar agua incluso durante eventos eruptivos. El descubrimiento no solo profundiza nuestra comprensión de la hidrogeología volcánica en ambientes áridos, sino que también ofrece nuevas perspectivas sobre el origen del litio en las salmueras del Altiplano-Puna, una región estratégica por sus vastas reservas de litio.

El equipo de investigación descubrió una estructura altamente conductiva a profundidades que oscilan entre los 200 y 700 metros bajo el Cerro Overo maar. Este hallazgo, contrario a otros modelos que suelen presentar las diatremas como zonas resistivas, sugiere la presencia de fluidos salinos ricos en minerales en el subsuelo. La composición del Cerro Overo maar, predominantemente andesítico-basáltica, es inusual para la Zona Volcánica Central, CVZ. Además, estudios de lixiviación complementarios indican que la interacción entre el agua y las ignimbritas de la CVZ contribuye a la liberación de litio y arsénico en el reservorio, enriqueciendo la salinidad de este acuífero.

Este estudio multidisciplinario fue fruto de la colaboración entre destacadas instituciones académicas y científicas chilenas. La investigación fue liderada por la geóloga Mg. Noemí Alejandra Alarcón Márquez, como parte de su tesis de magíster en la Universidad de Concepción. Participaron también el geofísico Dr. Daniel Alejandro Díaz Alvarado de la Universidad de Chile, y la geóloga Dra. Joseline Soledad Tapia Zamora y el Dr. Gabriel Esteban Ureta-Alfaro de la Universidad Católica del Norte, junto con la Dra. Verónica Oliveros Clavijo y Dr. Pablo Salas. Todos ellos son parte del Instituto Milenio Ckelar Volcanes, una entidad dedicada a la investigación del riesgo volcánico, cuya labor fue fundamental para el desarrollo y publicación de este arsénico en Geology.

El descubrimiento se realizó en el Cerro Overo maar (COM), un pequeño volcán monogenético situado en la Zona Volcánica Central (CVZ) de los Andes chilenos. Específicamente, el volcán se encuentra en la Región de Antofagasta, en el Altiplano-Puna, una vasta área de alta elevación que se extiende por Chile, Argentina y Bolivia. Esta región es conocida por su hiperaridez y la presencia de numerosos salares y lagos salinos, los cuales concentran una proporción significativa de las reservas globales de litio. El Cerro Overo maar se ubica cerca de la cuenca de Lejía y el Salar de Aguas Calientes, zonas cruciales para la hidrogeología regional.

El manuscrito de este trascendental artículo científico fue recibido por la revista Geology el 5 de septiembre de 2024, revisado el 17 de enero de 2025, y finalmente aceptado el 31 de enero de 2025. La publicación "in line" en a febrero de 2025. Es importante destacar que el Cerro Overo maar se formó por una erupción freatomagmática hace aproximadamente 77 ± 7.8 mil años. Las noticias sobre este hallazgo comenzaron a circular en los medios a partir del 12 de mayo de 2025, amplificando la relevancia de esta investigación científica que viene a reconfigurar la comprensión de los recursos minerales en la región andina.

Este estudio es de vital importancia porque redefine la concepción de las diatremas como sistemas hidrogeológicos autónomos y ricos en minerales, un paradigma distinto a la visión tradicional de estas estructuras. El Altiplano-Puna alberga más del 40 % de las reservas mundiales de litio, y este descubrimiento es crucial para comprender el origen del litio en salmueras andinas, un elemento estratégico para la Transición energética global y la industria de la electromovilidad. Además, proporciona un nuevo marco para la comprensión del flujo de agua subterránea en terrenos volcánicos áridos, un conocimiento esencial en una de las regiones más secas del mundo.

La investigación se llevó a cabo con el objetivo fundamental de desarrollar un modelo conceptual que describa el flujo de agua subterránea salina rica en litio y arsénico en las cuencas endorreicas áridas con depósitos volcánicos. El propósito principal fue también mejorar la comprensión del balance hidrológico de los acuíferos salinos que contienen litio en la región del Altiplano-Puna, una zona de creciente interés por su potencial minero. En un contexto más amplio, el estudio busca ofrecer nuevas perspectivas sobre el comportamiento de las diatremas y el flujo de agua subterránea en entornos volcánicos áridos, estableciendo un marco para entender estas estructuras como sistemas hidrogeológicos autosuficientes y ricos en recursos minerales.

Para desentrañar los misterios del subsuelo del Cerro Overo maar, el equipo utilizó la magnetotelúrica (MT) , una técnica geofísica pasiva que mapea las propiedades geoeléctricas del subsuelo midiendo el campo electromagnético de la Tierra. Se realizaron mediciones de banda ancha en seis puntos, generando un modelo de resistividad tridimensional (3D) utilizando el código de inversión ModEM. Este modelo reveló una anomalía conductiva que no pudo ser atribuida a arcillas o derretimientos de silicato, sugiriendo fuertemente la presencia de fluidos salinos. Las pruebas de sensibilidad validaron el modelo, y los estudios de lixiviación de ignimbritas de la CVZ complementaron los hallazgos al demostrar la liberación de litio y arsénico.

Los investigadores clave del estudio han enfatizado la singularidad de este descubrimiento. La Dra. Noemí Alarcón establece que: “El maar Cerro Overo es un caso único de acuífero salino profundo dentro de un diatrema, lo que abre nuevas vías para entender estas estructuras volcánicas como sistemas hidrogeológicos ricos en minerales”. Daniel Díaz comenta que: “Encontramos un cuerpo con forma de copa y gran capacidad de conducción eléctrica, lo que interpretamos como una estructura de roca fracturada con fluidos ricos en minerales”. Y agrega: “Las diatremas se extienden por cientos de metros bajo tierra. No son visibles, pero podemos estudiarlas con geofísica. En este caso, la conductividad detectada nos da pistas de que hay salmuera con litio y arsénico”. Por su parte la Dra. Joseline Tapia explica que: “Es agua muy salina, rica en sólidos disueltos, típica de salmueras. Aún no está claro si el acuífero está alimentando a los salares, o si estos, a través de fallas volcánicas, alimentan al acuífero”.

Este hallazgo abre múltiples vías para futuras investigaciones científicas. La principal incertidumbre que surge es la interacción precisa entre este acuífero sub-volcánico y los salares superficiales del Altiplano-Puna: ¿son los salares los que alimentan este acuífero o viceversa, a través de fallas volcánicas y la recarga hídrica regional?. El trabajo sienta las bases para un entendimiento más profundo de la dinámica hidrogeológica del altiplano chileno, lo que es crucial tanto por su valor científico como por su rol estratégico en la Transición energética global. Se espera que este estudio impulse nuevas exploraciones y modelos para la gestión sostenible de los recursos minerales en estas complejas zonas volcánicas.

El estudio del Cerro Overo maar marca un hito en la hidrogeología volcánica y en la comprensión de los recursos minerales como el litio y el arsénico. La identificación de un acuífero salino profundo con litio y arsénico dentro de una diatrema conductiva no solo expande nuestro conocimiento sobre cómo se forman y funcionan estos sistemas autónomos en ambientes áridos, sino que también ofrece un nuevo prisma para entender el origen del litio en una de las regiones más ricas del mundo en este mineral. Este descubrimiento subraya el potencial de las diatremas como depósitos de recursos minerales clave, impulsando una reconsideración de las estrategias de exploración y manejo hídrico en el Altiplano-Puna, y consolidando a Chile como un epicentro de innovación geofísica y científica en la búsqueda de soluciones para la Transición energética global.

EQUIPO DE INVESTIGADORES