Hồ muối vùng núi Andes phản ánh lịch sử khí hậu và lịch sử Trái đất

Bao trùm toàn khung cảnh là lớp vỏ muối dày trên bề mặt, được tích tụ qua vài thiên niên kỉ do tác động kép của mưa ít và độ ẩm lớn trong môi trường nhiệt đới ở một vùng rất cao so với mặt nước biển. Những sa mạc muối trải rộng này còn được gọi là hồ muối. Chúng hình thành dưới khí hậu khô cằn của vùng Trung Andes qua vài triệu năm. Có hàng trăm sa mạc như vậy, trải dọc qua lãnh thổ Bolivia, Chile và Achentina.

Thành phần hóa học của lớp muối này rất phức tạp và đa dạng, với nhiều đặc tính có giá trị cao cho sản xuất công nghiệp. Muối và các nguyên tố chứa trong lớp này bao gồm: Bo, KaCO¬¬3, Li, và NaCO3. Nguồn gốc thành phần hóa học này là từ đâu? Để tìm ra câu trả lời, một nhà địa chất IRD cùng các đồng nghiệp đã tìm hiểu lịch sử hình thành và đưa ra các bằng chứng về những sự kiện dẫn tới thành phần hóa học ngày nay.

Họ tiến hành khảo sát và phân tích 80 hồ muối, nằm rải rác qua 1.000 km chiều dài dãy Andes thuộc lãnh thổ Bolivia và bắc Chile. Hầu hết các hồ này đều chưa được nghiên cứu một cách khoa học và kĩ lưỡng.

Hồ muối thế hệ hai

Các dữ liệu lấy từ hàng trăm mẫu được sử dụng và phân tích để tái hiện quá trình hình thành các hồ ngày nay. Có thể phân ra hai nhóm muối và nguyên tố chính dựa trên nguồn gốc của chúng: nhóm hình thành từ đá núi lửa (Li, Bo) và nhóm có từ các hồ muối cổ trước đó (Cl, muối sulfat). Suốt một thời gian núi lửa hoạt động mạnh, các hồ muối cổ bị bao phủ bởi vật chất phun trào từ núi lửa. Do đó, nước ngầm dưới các hồ muối chứa nhiều nguyên tố hóa học có nguồn gốc từ núi đá phân rã.

Đồng thời, các hồ muối cổ lại bị hòa tan, tạo thành các khối nước ngầm có đặc tính từ hơi mặn tới cực mặn. Nước rỉ ra từ các đá núi lửa và từ hồ muối hòa vào với nhau, tạo thành các lòng chảo mới. Và đây chính là tiền thân của các hồ muối ngày nay. Giờ đây, các hồ muối cổ xưa kia bị chôn vùi dưới mặt đất đã hoàn toàn biến mất.

Các sa mạc trên đỉnh dãy Andes được khai thác do chứa nhiều muối trong thành phần hóa học. (Ảnh: IRD / Denis Wirrmann)

Hai nguồn gốc với nhiều khả năng

Nhóm nghiên cứu cũng tiến hành thử các mô hình làm bay hơi và các thay đổi mật độ cát của nước trong các khe và so sánh các kết quả thử nghiệm này với mật độ đo được hiện tại. Những mô hình nói trên không tính đến tương tác địa hóa học với các lớp trầm tích và sự phân hủy của các muối mặn hình thành từ trước. Chúng chỉ dựa trên thành phần hóa học của các dòng chảy đổ vào hồ muối. Các nhà khoa học nhận thấy có sự khác biệt giữa kết quả từ mô hình và giá trị đo được, đặc biệt là ở Bolivia.

Những khác biệt này gây ra bởi một vài yếu tố như sự tăng lên của nước ngầm, tương tác với các lớp trầm tích, sự hòa tan các muối mặn đã hình thành trước đó, …v.v… Những khác biệt đó chứng tỏ trong quá khứ từng diễn ra các hiện tượng mà giới nghiên cứu ngày nay chưa biết tới. Ví dụ, ở Bolivia, phân tích kết quả cho thấy một khác thường lớn: một số hồ muối, lẽ ra phải chứa nhiều NaCO3, thực tế lại mang tính trung hòa hoặc thậm chí có tính axit nhẹ với hàm lượng muối sulfat cao. Thành phần bất ngờ này là kết quả do quặng lưu huỳnh bị gió ăn mòn, liên quan tới hoạt động núi lửa ở các khu vực lân cận.

Các hồ muối là nguồn cung cấp nước vô giá đối với dân cư vùng núi Andes cũng như ngành khai thác mỏ qui mô lớn tại đây. Do đó, một việc quan trọng là tìm ra đặc tính và đánh giá tiềm năng của những nguồn nước để chuẩn bị cơ sở kiểm tra tác động của hoạt động công nghiệp trên hệ sinh thái cá biệt và nhạy cảm này.

Bên cạnh tác động làm ô nhiễm nguồn nước, ngành khai thác mỏ còn sử dụng lượng lớn nước ngọt và nước lợ. Các hoạt động này hút mất một thể tích lớn cũng như làm thay đổi thành phần hóa học của khối nước ngầm nuôi dưỡng các hồ muối. Đồng thời, chúng lấy mất nguồn nước uống của cư dân bản địa. Đây là vấn đề lớn đối với vùng trung tâm núi Andes cũng như phía sườn giáp Thái Bình Dương.

Tham khảo:
1. Risacher et al. Origin of Salts and Brine Evolution of Bolivian and Chilean Hồ muốis. Aquatic Geochemistry, 2009; 15 (1-2): 123 DOI: 10.1007/s10498-008-9056-x
2. Risacher F., Alonso H., Salazar C. The origin of brines and salts in Chilean hồ muốis : a hydrochemical review. Earth Science Reviews, 63(3-4), 2003 DOI: 10.1016/S0012-8252(03)00037-0