Identificación de filtración de relaves mineros de concentración de cobre en aguas subterráneas usando isótopos estables del agua

Abstract

Este trabajo tuvo como objetivo principal identificar posibles filtraciones de relaves mineros de cobre hacia aguas subterráneas tomando como indicio el fallamiento geológico de la zona, utilizando como herramienta principal los isótopos estables del hidrógeno (δ²H) y del oxígeno (δ¹⁸O) presentes en el agua. Para ello, se realizó una campaña de monitoreo entre los años 2016 y 2018, en la que se recolectaron 71 muestras de agua provenientes de la captación del río para la mina, agua de proceso, relavera y piezómetros cercanos al depósito de relaves. Además del análisis isotópico, se incorporaron datos de conductividad eléctrica, cloruros, calcio y niveles freáticos, con el fin de integrar los resultados químicos e isotópicos en un mismo marco de análisis. El análisis identificó al piezómetro MAS 205A como el punto de mayor interés, ya que presentó una firma isotópica enriquecida respecto a la línea meteórica local, así como altas correlaciones entre el nivel freático y parámetros como la conductividad eléctrica y los cloruros, lo que sugiere un proceso de mezcla o infiltración de aguas provenientes del relave. Los resultados permitieron validar la utilidad de la técnica isotópica como complemento a los métodos tradicionales, ya que fue posible distinguir con claridad entre aguas naturales, de proceso y de relave, incluso en condiciones donde los parámetros químicos no mostraban diferencias claras. En base a estos hallazgos, se concluye que el uso de isótopos estables del agua representa una herramienta efectiva para la detección temprana de filtraciones en zonas mineras. Asimismo, se recomienda fortalecer los programas de monitoreo hidroquímico e isotópico, en especial en zonas como MAS 205A, para prevenir impactos ambientales y facilitar una gestión más sostenible del recurso hídrico.

This work focuses on identifying potential seepage from copper tailings impoundments into nearby groundwater systems, taking local geological faulting as a key indicator. The investigation relied primarily on the analysis of stable hydrogen (δ²H) and oxygen (δ¹⁸O) isotopes contained in water samples. Between 2016 and 2018, seventy-one water samples were collected from river intakes, process water circuits, the tailings pond, and observation piezometers installed around the deposit. Along with isotopic measurements, electrical conductivity, chloride, calcium concentrations, and groundwater levels were assessed to integrate chemical and isotopic evidence within a single analytical framework. Piezometer MAS-205A proved to be the most significant site, displaying an isotopic enrichment relative to the local meteoric water line and showing high correlation between groundwater level and both electrical conductivity (R² = 0.92) and chloride (R² = 0.86). These patterns indicate mixing processes likely influenced by infiltration from the tailings facility. The results confirm that stable-isotope techniques provide a robust complement to traditional hydrochemical monitoring, allowing clear differentiation among natural, process, and tailings-affected waters—even when chemical indicators alone are inconclusive. Overall, the study demonstrates that stable water isotopes represent a reliable early-warning tool for detecting seepage in mining environments and supports their inclusion in long-term groundwater monitoring programs, particularly in zones such as MAS-205A.