Características hidroquímicas de ambientes extremos na Cordilheira dos Andes

Abstract

Resumo: Ambientes podem ser considerados extremos em função de diferentes características, incluindo condições de aridez, elevada altitude, veloz ação eólica e alta salinidade. Duas regiões da Cordilheira dos Andes abrigam ambientes notáveis por essas características, a Puna Argentina-Chilena e o sul da Patagônia. Essas áreas contêm inúmeras ambientes hidrológicos que são influenciadas pelos contextos tectônico, geológico, climático e biológico de cada porção da cordilheira, dividida em quatro compartimentos principais de acordo com mudanças na tectônica e vulcanismo. Mais que isso, ambas macrorregiões abrigam organismos microbiais diretamente relacionados com a geologia e clima de cada localidade, e que são fundamentais para a compreensão da presença biológica em ambientes extremos. A Puna encontra-se na Zona Vulcânica Central, caracterizada por expressivo espessamento crustal, altitudes acima de 4000 m e baixíssima pluviosidade. A região da Patagônia encontra-se na Zona Vulcânica Austral, dominada pela influência dos ventos de oeste, baixas altitudes e forte gradiente pluviométrico longitudinal. Três áreas em cada macrorregião foram escolhidas para caracterização hidroquímica superficial, buscando compreender como as variáveis geológicas e climáticas influenciam nas assinaturas das águas de cada local, além de investigar possíveis semelhanças e particularidades hidrológicas desses ambientes na Puna e na Patagônia. Os parâmetros considerados foram temperatura, pH, condutividade elétrica específica, salinidade e concentrações iônicas dissolvidas de cálcio, magnésio, sódio, potássio, ferro, bicarbonato, carbonato, cloreto, sulfato, fosfato, fluoreto e nitrato, junto de valores de sílica dissolvida. Foram usadas três abordagens estatísticas, agrupando as amostras de acordo com as macrorregiões, localidades e por ambientes hidrológicos. Para todos os dados, foram calculados parâmetros estatísticos amostrais descritivos básicos, além da elaboração de boxplots e cartografia das amostras em ambiente SIG, ilustradas de acordo com os percentis de cada distribuição amostral. Ainda, foram elaborados modelos hidroquímico-geológicos conceituais de cada localidade, ilustrativos dos principais componentes geológicos, hídricos e climáticos de cada área estudada. Por fim, a composição da cartografia hidroquímica com os modelos citados foi feita na forma de um atlas representativo dos resultados gerais encontrados. Esse conjunto de resultados demonstrou influências macrorregionais na hidroquímica, principalmente de caráter sódico cloretado e muito salino na Puna e tendência bicarbonatada na Patagônia. Também ficou clara a influência das diferentes composições vulcânicas nas assinaturas das águas superficiais, assim como a importância da ausência de vulcanismo em algumas áreas e feições. Isso fica especialmente identificável na relevância do caráter hidrotermal nos ambientes hidrológicos, havendo grandes diferenças entre sistemas hidrológicas com e sem a influência de hidrotermalismo. No primeiro caso, há tendência de precipitação mineral rumo à jusante, enquanto na segunda ocorre predomínio de enriquecimento salino. Ainda, foram identificadas diferentes assinaturas de exalações de fluidos termais na Puna e na Patagônia, havendo predomínio de composições sódicas cloretadas na primeira, e bicarbonatadas mistas na segunda, assim como indica a tendência macrorregional identificada previamente. Além disso, os lagos de todos os locais estudados concentram maior salinidade em relação às demais feições, algo derivado tanto da entrada de fluidos salinos nesses ambientes quanto da aridez predominante nesses locais

Abstract: Environments can be considered extreme due to different characteristics, including conditions of aridity, high altitude, wind velocities and high salinity. Two regions of the Andes Cordillera are home to environments notable for these characteristics, the Argentine-Chilean Puna and southern Patagonia. These areas contain numerous water features that are influenced by tectonic, geological, climatic and biological contexts of each portion of the mountain range, which is divided into four main compartments according to changes in tectonics and volcanism. More than that, both macro-regions are home to microbial organisms directly related to the geology and climate of each location, which are fundamental for understanding the biological presence in extreme environments. The Puna is located in the Central Volcanic Zone, characterized by expressive crustal thickening, altitudes above 4000 m and almost absent rainfall, while this portion of Patagonia is located in the Austral Volcanic Zone, dominated by the influence of westerlies, low altitudes and a strong longitudinal rainfall gradient. Three areas in each macro-region were chosen for surface hydrochemical characterization, seeking to understand how geological and climatic variables influence water signatures of each location, in addition to investigating possible hydrological similarities and particularities of these environments in the Puna and Patagonia. The parameters considered were temperature, pH, specific electrical conductivity, salinity and dissolved ionic concentrations of calcium, magnesium, sodium, potassium, iron, bicarbonate, carbonate, chloride, sulfate, phosphate, fluoride and nitrate, together with values of dissolved silica. Three statistical scales were used, grouping the samples according to macro-regions, localities and water features. For all data, basic descriptive sample statistical parameters were calculated, in addition to the elaboration of boxplots and data cartography in a GIS environment, illustrated according to the percentiles of each sample distribution. In addition, conceptual hydrochemical-geological models were developed for each location, illustrating the main geological, water and climatic components of each studied area. Finally, the composition of the hydrochemical cartography with the models mentioned was made in the form of a representative atlas of the general results found. This set of results showed macro-regional influences on hydrochemistry, mainly of a saline sodium chloride character in Puna and a bicarbonate tendency in Patagonia. The influence of different volcanic compositions on surface water signatures was also evident, as well as the importance of the absence of volcanism in some areas and features. This is especially identifiable in the relevance of the hydrothermal character in water features, with great differences between hydrological systems with and without the influence of hydrothermalism. In the first case, mineral precipitation prevails towards downstream, while in the second occurs a predominance of saline enrichment. Furthermore, different signatures of thermal fluid exhalations were identified in Puna and Patagonia, with a predominance of sodium chloride compositions in the first and mixed bicarbonate in the second, as suggested by the macro-regional trend previously identified. In addition, lakes in all the places studied have greater salinity compared to other features, something derived both from the entry of saline fluids in these environments and from the significant aridity of the climatic context