ENEREG1 MÓDULO 2 by Ceddet

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional. Edición 2016 MÓDULO II Exploración Geológica.

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

Autor del curso: Banco Interamericano de Desarrollo (BID) (www.iadb.org), a través de su Sector de Integración y Comercio (INT) Coordinador del curso: Rodrigo Ernesto Vázquez Escalante Diplomado Especialista en Diseño de Contenidos y en Formación Pedagógica para universitarios por la Universidad del Salvador Banco Interamericano de Desarrollo (BID) (www.iadb.org), a través de su Sector de Integración y Comercio, el Instituto para la Integración de América Latina y el Caribe (www.iadb.org/es/intal), el Instituto Interamericano para el Desarrollo Económico y Social (INDES) (www.indes.org), y el Programa Regional de Entrenamiento Geotérmico (PREG) (www.geotermia.edu.sv ) Autor del Módulo: Hernán Pablo Barcelona, Doctor en Geología, Especialización en Geotermia, Investigador del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Jefe de Trabajos Prácticos de Geología Estructural y Geotectónica en el Departamento de Geología de la Universidad de Buenos de Aires. Coordinación pedagógica y de edición: El Instituto Interamericano para el Desarrollo Económico y Social (INDES) (www.indes.org ), en colaboración con la Fundación Centro de Educación a Distancia para el Desarrollo Económico y Tecnológico (CEDDET) (www.ceddet.org)

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IGO

3.0

Reconocimiento-NoComercial-SinObrasDerivadas

(CC-IGO

3.0

BY-NC-ND)

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/igo/legalcode). Este documento es propiedad intelectual del Banco Interamericano de Desarrollo (BID). Cualquier reproducción parcial o total de este documento debe ser informada a: BIDINDES@iadb.orgCualquier disputa relacionada con el uso de las obras del BID que no pueda resolverse amistosamente se someterá a arbitraje de conformidad con las reglas de la CNUDMI (UNCITRAL). El uso del nombre del BID para cualquier fin distinto al reconocimiento respectivo y el uso del logotipo del BID, no están autorizados por esta licencia CC-IGO y requieren de un acuerdo de licencia adicional.Note que el enlace URL incluye términos y condiciones adicionales de esta licencia.Las opiniones incluidas en los contenidos corresponden a sus autores y no reflejan necesariamente la opinión del Banco Interamericano de Desarrollo.

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Índice PRESENTACIÓN DEL CURSO ...................................................... 7 Objetivos ................................................................................ 9 Objetivo General...................................................................... 9 Objetivos Específicos ................................................................ 9 Unidad I. Introducción a la Geología ......................................... 11 Objetivos ........................................................................... 11 I.0 Elementos geológicos de un sistema geotérmico ................ 11 I.1 Formación y estructura de la tierra ................................... 15 I.2 Tectónica: conceptos generales ....................................... 16 I.3 Tectónica y anomalías térmicas ....................................... 21 I.4 Control tectónico sobre los sistemas geotérmicos ............... 23 SÍNTESIS DE LA UNIDAD ................................................. 24 Unidad II. Volcanismo, Estructuras y Sistemas Geotérmicos ........ 26 Objetivos ........................................................................... 26 II.1 Volcanes, procesos y configuración geológica ................... 26 II.2 Conceptos de geología estructural ................................... 30 II.3 Esfuerzos y fracturas ..................................................... 33 II.4 Tipos de fallas y sistemas extensionales .......................... 37 II.5 Zona de daño ............................................................... 41 II.6 Estructuras en ambientes volcánicos ............................... 43 II.7 Secciones Estructurales ................................................. 43 II.8. Neotectónica: aplicación a la geotermia .......................... 45 SÍNTESIS DE LA UNIDAD ................................................. 46 Unidad III. Aspectos de Hidrogeología sobre los Sistemas Geotérmicos.......................................................................... 49 Objetivos ........................................................................... 49 III.1 Ciclo hidrológico .......................................................... 49

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III.2 Porosidad y permeabilidad ............................................ 51 III.3 Tipos de acuíferos ........................................................ 55 III.4. La transmisión de fluidos en acuíferos y sus parámetros .. 59 III.5. Características hidrogeológicas de los elementos de un sistema geotérmico ............................................................. 60 SÍNTESIS DE LA UNIDAD ................................................. 65 Objetivos ........................................................................... 67 IV.1 Manantiales, fumarolas y géiseres .................................. 67 IV.2 Alteración Hidrotermal .................................................. 74 IV.3 Inclusiones Fluidas ....................................................... 78 IV.4 Evidencias de la evolución espacial, temporal y térmica del sistema ............................................................................. 79 SÍNTESIS DE LA UNIDAD ................................................. 80 Objetivos ........................................................................... 82 V.1 Criterios de clasificación geológicos-estructurales .............. 82 V.2 Sistemas asociados a volcanes activos ............................. 86 V.3 Sistemas asociados a emplazamientos plutónicos .............. 88 V.4 Sistemas extensionales amagmáticos .............................. 91 V.5 Otros casos de estudio ................................................... 94 Bibliografía ........................................................................... 96

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Índice de Figuras

Figura 1.1. Representación de los principales elementos geológicos de un sistema geotérmico. Fuente: Hernan Barcelona. ...........................................................14 Figura No. 1.2 Estructura interna de la tierra ...................................................16 Figura No. 1.3 Epicentros sísmicos desde 1898 ................................................17 Figura No. 1.4 Tipos de márgenes de placas ....................................................19 Figura 2.1. Principales componentes de un volcán ............................................28 Figura 2.2. Deformación frágil y dúctil .............................................................32 Figura No. 2.3 Campos de esfuerzos ...............................................................34 Figura No. 2.4 Elipsoide de esfuerzos triaxial anisótropo e isótropo .....................35 Figura No. 2.5 Fractura extensional ................................................................36 Figura No. 2.6 Tipos de falla ..........................................................................39 Figura No. 2.7 Sistemas extensionales ............................................................41 Figura 2.8. Zonas de daño controladas por la estratigrafía .................................42 Figura No. 2.9 Ejemplo de relación entre mapas geológicos y secciones estructurales ..................................................................................................................44 Figura No. 2.10 Sección estructural de la zona de los sistemas geotérmicos de Brady´s.......................................................................................................45 Figura No. 3.1 Ciclo Hidrológico ......................................................................51 Figura No. 3.2 Porosidad efectiva ...................................................................53 Figura No. 3.3 Tipos de acuíferos ....................................................................57 Figura 3.4. Elementos de un sistema geotérmico desde el punto de vista hidrogeológico ..............................................................................................63 Figura 3.5. Efecto de la topografía sobre el desplazamiento lateral de la zona de descarga superficial ......................................................................................65 Figura 4.1. Lista de los geotermómetros minerales más frecuentes. ....................76

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Figura 4.2. Geotermómetros mineralógicos en función de la profundidad en pozos de distintos sistemas geotérmicos .......................................................................77 Figura 5.1. Clasificación de los sistemas geotérmicos según factores geológicos estructurales ................................................................................................86 Figura 5.2. Configuración geológica-estructural típica de un sistema asociado a volcanes activos. ..........................................................................................88 Figura 5.3. Configuración geológica-estructural típica de un sistema asociado a emplazamientos plutónicos ............................................................................90 Figura 5.4. Esquema del típico sistema amagmático en ambiente extensional ......93

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PRESENTACIÓN DEL CURSO

La exploración geológica es vital en el desarrollo de un proyecto geotérmico. Pero, ¿Que es la geología? La geología es una ciencia que estudia la tierra y busca: a) definir sus componentes b) determinar los procesos que en ella acontecen y acontecieron, tanto en su superficie como en su interior, c) ordenar cada evento para comprender su dinámica y su historia, d) definir su origen y e) establecer su evolución como planeta. ¿Y cuál es su relación con los sistemas geotérmicos? La interacción de la hidrosfera con el interior profundo y caliente de la tierra genera sistemas hidrotermales donde predomina la circulación de fluidos calientes. Cuando los sistemas hidrotermales se forman a niveles poco profundos e incluso llegan a la superficie, se les denomina sistemas geotérmicos. Por lo tanto, se puede aseverar que un recurso geotérmico es parte de un sistema geológico. ¿Cuáles aspectos geológicos son de interés? Aspectos como los eventos tectónicos a escala regional y su influencia sobre la generación de anomalías térmicas, los tipos de rocas y estructuras, el campo de esfuerzos actual, la mecánica de las rocas y la variación de porosidad y permeabilidad a través de la secuencia estratigráfica, entre otros. A su vez, estos aspectos controlan parámetros clave de los sistemas

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geotérmicos, como su ubicación y factibilidad de desarrollo, los dominios de convección y conducción térmica, el patrón de circulación de fluidos, la estructura térmica vertical y lateral e incluso el comportamiento general del reservorio. Por otro lado, los sistemas geotérmicos se clasifican según sus características

geológicas

hidrogeológicas,

además

sus

propiedades termodinámicas. Y la decisión de los métodos de exploración ulteriores depende necesariamente del tipo de sistema geotérmico. Además, la geología es la disciplina con la relación costo-beneficio más favorable para los proyectos. El siguiente texto guiará al lector por los principales aspectos que la geología otorga al conocimiento de los sistemas geotérmicos y a su exploración. En él está incluida una mezcla entre los principios básicos y los conceptos más actualizados sobre la geología aplicada a la exploración geotérmica. Todo esto, evitando términos muy rígidos, técnicos y complejos, en la medida de lo posible. Bienvenidos y espero la lectura les sea amigable y provechosa.

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Objetivos Objetivo General

Describir los principios generales de geología, el volcanismo, la hidrogeología y las diferentes herramientas teóricas y prácticas que aportan en la exploración geotérmica.

Objetivos Específicos

1. Comprender el control geológico- estructural sobre los sistemas geotérmicos 2. Conocer los principales elementos de los modelos geológicos conceptuales 3. Clasificar los sistemas geotérmicos desde el punto de vista geológico 4. Valorar datos geológicos con carácter predictivo 5. Identificar

relación

entre

los

aspectos

volcanológicos-hidrogeológicos y recursos geotérmicos.

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Preguntas Orientadoras de Módulo.

¿Existen regiones en la tierra que sean más propensas a desarrollar sistemas geotérmicos? ¿Cuál es el aporte de la geología para identificarlas? ¿Son los volcanes los únicos responsables de estos sistemas? ¿Cómo es su geometría en subsuelo? ¿Y la del patrón de circulación de los fluidos geotérmicos? ¿Podemos inferirlos a partir de la forma del relieve y las rocas que afloran? ¿Que nos dicen las manifestaciones geotermales superficiales? ¿Son rastros que permiten interpretar la historia térmica del sistema? ¿La clasificación geológica sugiere aspectos relevantes de los sistemas geotérmicos como para incentivar la exploración y prospección geotérmica?

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Unidad I. Introducción a la Geología

Objetivos  Familiarizarse con los aspectos geológicos que integran un sistema geotérmico; estos serán los objetivos de la exploración geológica.  Comprender los principios básicos de la tectónica y como esta condiciona a los sistemas geotérmicos.  Aprender conceptos básicos de la geología: tipos de roca y estratigrafía.

I.0 Elementos geológicos de un sistema geotérmico ¿Qué tienen en común las películas Forrest Gump (1994), Pulp Fiction (1994), 12 monos (1995), El club de la pelea (1998), Moulin Rouge (2001) o El curioso caso de Benjamin Button (2008), entre otras? Todas presentan una narración retroactiva en su inicio, todas comienzan por el final. Este texto también comienza por el final. A continuación se describen los principales elementos geológicos que comprenden a un sistema geotérmico1: 

Litologías y estratigrafía. (i.e. las rocas y el orden cronológico en que se disponen unas sobre otras). Las características de las rocas controlan la permeabilidad de las unidades, su capacidad de actuar

Nota: la idea es que puedan familiarizarse con los términos y sepan en que enfocar la atención

a lo largo del texto.

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como

reservorios

rocas

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sello

capa)

condiciona

almacenamiento de agua en subsuelo.  Estructuras.

Pueden

ser

fallas,

fracturas

diaclasas

(i.e.

discontinuidades de un medio, como una fractura de hueso). Controlan los circuitos de circulación de fluidos y en consecuencia, el transporte de calor. Pueden afectar desde la superficie hasta el reservorio y ser la conexión con la fuente de calor. Son determinantes sobre el control de la zona de upflow.  Reservorio. Nivel o unidad geológica con alta permeabilidad (i.e. circulación de fluidos con facilidad). Es donde el fluido interactúa fuertemente con la roca caliente y se genera la mayor transferencia de calor desde la roca y hacia el fluido geotérmico.  Capa sello. Nivel o unidad geológica impermeable (i.e. fluidos no pueden atravesarla). Su función principal es aislar el reservorio de la superficie y acentuar el gradiente térmico existente entre ambos2.  Anomalía térmica, la fuente de calor. Puede radicarse en cuerpos magmáticos

o rocas graníticas

que emiten radiación por

desintegración de elementos radiactivos.  Zonas con alteración hidrotermal. Permiten inferir el control estructural y la evolución térmica del sistema a través del tiempo. Son objetivos esenciales de la exploración geotérmica. 2

Dejo la pregunta en el aire. Podría existir un sistema geotérmico sin capa sello?

i.e. roca fundida con elevada temperatura respecto a su entorno.

Las rocas graníticas son generadas por el enfriamiento de cuerpos magmáticos a

profundidades mayores a 10km.

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 Manantiales calientes, fumarolas y depósitos carbonaticos y/o silíceos. De su ubicación y relación con las estructuras se puede determinar aspectos clave como el control estructural, el tipo de reservorio en profundidad, la trayectoria de circulación profunda de los fluidos y el grado de interacción con el medio rocoso. En el módulo de geoquímica aprenderán a obtener mucha más información de estas manifestaciones geotérmicos.  Manantiales fríos. Permiten identificar características de los acuíferos subsuperficiales.  Acuíferos someros. Zonas donde se acumula y/o transita agua a poca profundidad). Pueden ser reservorios de agua potable o de aguas de mezcla dulce-geotérmica. Determinar su presencia es fundamental para controlar el impacto ambiental y para determinar distorsión en datos geoquímicos de manifestaciones geotérmicos.  Zona de upflow. Comúnmente asociadas a la formación de fumarolas o simple exhalación de gases en suelo con característica de composición química. Estos gases tienen poca migración lateral y por lo tanto se ubican sobre la fuente de calor. Están fuertemente controlados por fallas-fracturas. Usualmente difícil de determinar sin datos complementarios (geoquímica de gases de fumarolas o difusos en suelo).  Zona de outflow. Característica de zonas de manantiales calientes, fumarolas y zonas de alteración de baja temperatura.

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Figura 1.1. Representación de los principales elementos geológicos de un sistema geotérmico. Fuente: Hernan Barcelona.

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I.1 Formación y estructura de la tierra Formación. En la actualidad se acepta que la tierra se formó a partir del colapso gravitacional de una nebulosa primigenia. El choque y aglomeración de partículas dio lugar a la acreción terrestre e involucró la transformación de energía gravitatoria-cinética en energía térmica. Este es el origen de la principal fuente de energía térmica de la tierra. A partir de entonces, la tierra funciona como una máquina que lentamente pierde su calor interno. Estructura interna. Como resultado de la acreción terrestre y su enfriamiento paulatino, la tierra está diferenciada en distintas capas. Un núcleo interno sólido, un núcleo externo líquido y un manto completan casi la totalidad de los 6.300 km del radio terrestre (Fig. 1.2). Además, la tierra tiene un caparazón externo frío y mecánicamente rígido conformado por la parte más superficial del manto (litosférico) y la corteza (los últimos 10 a 70 km de los 6300 km). El conjunto del manto litosférico y la corteza conforman un caparazón externo frio y mecánicamente rígido, que se denomina litosfera. Astenosfera. La litosfera flota y desliza sobre su límite térmico, que está definido por la isoterma de 1250°C. Inmediatamente por debajo se encuentra la astenosfera (parte del manto) y se caracteriza por presentar 1.5% de material fundido. Los continentes, montañas e incluso el fondo del suelo oceánico, que son parte de la corteza e

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integran la litosfera, se deslizan sobre la astenosfera provocando la denominada tectónica de placas.

Figura No. 1.2 Estructura interna de la tierra A la izquierda, la estructura interna de la tierra. A la derecha se muestra un detalle de la configuración litosfera-astenosfera. Se identifican las litosferas y cortezas oceánicas (a la izquierda) y continental (a la derecha). El ambiente representado es de subducción en un margen convergente (p.ej. los volcanes de El Salvador). Fuente: Hernán Barcelona.

I.2 Tectónica: conceptos generales Placas rígidas. Es interesante observar la distribución de terremotos en la tierra (Fig. 1.3): están distribuidos en delgadas líneas continuas. Estas líneas iluminan los límites de parches de litosfera. Cada uno de estos parches o bloques se los denomina placas litosféricas. Tipos de márgenes. La tectónica se puede entender como un proceso dinámico vinculado a las placas litosféricas que modula la forma en que la tierra pierde su calor interno. La mejor forma de visualizar la tectónica de placas y su dinámica es a partir de la descripción de los 3 tipos de límites de placas litosféricas:

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Figura No. 1.3 Epicentros sísmicos desde 1898 Distribución de epicentros sísmicos desde 1898. Las líneas verdes iluminan los límites de las mayores placas litosféricas. Hoy en día se identifican más de 200. (Fuente: John Nelson, VisibleEarth.NASA.gov, NCED.org, USGS, UC Berkeley).

 Divergentes o constructivos. Donde una placa se aleja de otra placa. Hay extensión de la corteza y asciende material caliente del manto. Se genera corteza oceánica y crece la litosfera. Es la zona por donde la tierra pierde más calor y donde se encuentran los mayores sistemas

geotérmicos.

Sin

embargo,

usualmente

forman

las

cordilleras centro-oceánicas, que se encuentran bajo el océano, y por lo tanto, no son objetivos durante la exploración. Cuando una cordillera centro-oceánica sale a la superficie, genera las excepciones (p.ej. los sistemas geotérmicos de Islandia).

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 Convergentes o destructivos. Las placas se acercan una a otra. Colisionan y una desciende hacia el manto 5 más caliente y es parcialmente consumida. Estos márgenes pueden ocurrir sobre los continentes y bajo los océanos. Además, controlan la generación de volcanes y la ubicación de los principales sistemas geotérmicos. Ejemplos de sistemas geotérmicos en estos márgenes convergentes son los de Ahuachapán o Berlín (El Salvador) y el de Larderello (Italia).  Transcurrentes o conservativos. La litosfera no se crea ni se destruye cuando las placas tienen un movimiento lateral relativo una respecto de otra. El ejemplo clásico es el de la falla de San Andreas en California, Estados Unidos. Estos márgenes no favorecen la generación de anomalías térmicas y por lo tanto no son de gran interés geotérmico.

Material audiovisual recomendado. Un video donde se explica el principio básico de la tectónica de placas. https://youtu.be/Kg_UBLFUpYQ Áreas activas. Las zonas de las placas que se encuentran cerca de estos límites, se les denomina zonas tectónicamente activas y es donde se concentran los sistemas geotérmicos de alta entalpía. Las

. El proceso por el cual litosfera oceánica subduce sobre litosfera continental o

litosfera oceánica se denomina subducción.

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zonas alejadas de estos márgenes, como los márgenes pasivos (transición entre la corteza continental y corteza oceánica, como se da en toda la costa atlántica de Brasil o Estados Unidos) y zonas más antiguas, denominadas cratones. Es interesante recordar que: las zonas tectónicamente inactivas se les considera cuando no fueron perturbadas tectónicamente por 100 Ma, son zonas más frías y de menor interés geotérmico.

Figura No. 1.4 Tipos de márgenes de placas Representación esquemática de los 3 márgenes de placas litosféricas. Note que la dirección de las flechas blancas indica el sentido de movimiento de cada placa. Cuando las flechas apuntan en sentido opuesto, las placas se están separando y definen los márgenes divergentes. Cuando las flechas convergen hacia una misma zona, definen márgenes convergentes. Y cuando las flechas indican desplazamientos

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que no implican convergencia ni divergencia, se definen los márgenes transcurrentes. (modificado de Simkin et al., 2006).

A continuación, dos pilares de la Geología: los tipos de rocas y la estratigrafía. 1. Tipos de rocas. La dinámica de las placas litosféricas es el causante de la generación de los distintos tipos de rocas que se encuentran en la superficie. Formalmente, una roca se define como un agregado de minerales que tiene cierto grado de litificación (cohesión del material). Hay tres tipos de rocas: ígneas, sedimentarias y metamórficas. Más detalles sobre esta clasificación y los distintos tipos de rocas se incluyen en el material complementario mc.I.16. Además, algunas rocas de origen volcánico comparten características con las rocas sedimentarias. Este tipo de rocas son las ignimbritas y las brechas volcánicas, entre otras. Considerar. En sistemas geotérmicos de alta entalpía, las rocas más comunes, tanto en superficie como en subsuelo, son las volcánicas y volcano-sedimentarias (p.ej. depósitos volcánicos en el sistema geotérmico de Wairakei, Nueva Zelanda) y las rocas sedimentarias (p.ej. areniscas en el sistema geotérmico Cerro Prieto, Estados Unidos).

Clasificación básica de las rocas (audiovisual de ‘9).

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2. Estratigrafía. La tectónica de placas también define el orden con que se depositan los sedimentos. La estratigrafía es una rama de la geología que estudia el orden cronológico de las secuencias de rocas. El principio de superposición de los estratos plantea que la unidad más antigua es la que se encuentra por debajo y las yacientes son más modernas. Además, el principio de corte y truncamiento plantea que si una unidad o una secuencia es instruida o truncada por otra unidad o estructura, esta unidad o estructura es más moderna que la unidad o secuencia inicial. Más detalles en el material complementario mc.I.27.

I.3 Tectónica y anomalías térmicas Estructura térmica. La estructura interna de la tierra (unidad I.1) determina su estructura térmica

. Básicamente, la temperatura

aumenta progresivamente con la profundidad. La función que describe la temperatura en la litosfera según la profundidad se llama geoterma. Para fines prácticos, en geotermia se utiliza el termino gradiente

Principios básicos de estratigrafía (audiovisual de ‘9).

La estructura térmica se refiere a la distribución de temperatura en subsuelo. Existe una

disminución paulatina y no homogénea entre los más de 6000°C del núcleo de la tierra respecto a los 20°C de temperatura media sobre la superficie terrestre. Las grandes discontinuidades térmicas se dan entre las transiciones núcleo-mando y entre el manto inferior y el manto superior. Sin embargo, solo nos preocuparemos en variaciones térmicas a nivel de la corteza, único objetivo exploratorio actual.

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térmico, definido como la derivada parcial de la temperatura respecto de la profundidad (∂T/∂z). ¿A qué profundidad se encontrarán los fluidos geotérmicos de alta entalpía? Considere que usted es un empresario que quiere realizar un emprendimiento en la parte central o costa atlántica del continente norteamericano, en la mayoría del territorio sudamericano, en todo el continente australiano o en buena parte de la India o China. Estas zonas se ubican sobre litosfera continental estable (i.e. zona tectónicamente inactiva) y los primeros 15 km de la corteza continental tienen un gradiente térmico de 25-40°C/km. Si el objetivo es obtener un recurso geotérmico a partir de fluidos a 300°C, estos fluidos deberán haber penetrado hasta una profundidad de 10km o más. Entonces, habría que perforar 10 km de rocas para obtener el recurso! Esto tiene una gran cantidad de inconvenientes técnicos y económicos que hacen hoy día inviable el proyecto. Sin embargo, los sistemas geotérmicos más reconocidos no superan los 2500 m de profundidad. ¿Por qué? ¿Por la existencia de anomalías térmicas? ¿Y que controla su ubicación? La tectónica de placas. Anomalía térmica. Existen una gran variedad de procesos tectónicos que distorsionan la estructura térmica unidimensional 9 planteada y

i.e. varía solo con la profundidad.

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generan anomalías térmicas. Una anomalía térmica está definida por la instauración de un gradiente de temperatura lateral (i.e. en la horizontal). La instauración de una anomalía térmica en la litosfera genera un mayor gradiente geotérmico y por consiguiente, los fluidos deben

descender

menor

profundidad

para

alcanzar

altas

temperaturas. Los sistemas geotérmicos de alta entalpía siempre se asocian a anomalías térmicas. Por el contrario, los sistemas geotérmicos de baja entalpía se vinculan a zonas con gradiente geotérmico normal. La tectónica controla la instauración de anomalías térmicas, que a su vez son las que controlan la generación de sistemas geotérmicos de alta entalpía.

I.4 Control tectónico sobre los sistemas geotérmicos

Existen al menos 5 configuraciones tectónicas que, gobernados por anomalías térmica asociadas a la presencia de magmas o alto flujo térmico regional, dan lugar a los sistemas geotérmicos en condiciones de alto gradiente geotérmico (alta entalpía): volcanes, rift activos, dorsales centro-oceánicas y ambientes extensionales asociados a plumas mantélicas.

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En este sentido, el conocimiento de la configuración tectónica de una región implica el primer método de exploración geotérmica. Además, las cuencas sedimentarias y los cinturones orogénicos (i.e. montañas en general) son ambientes propicios para el desarrollo de interesantes sistemas geotérmicos de baja entalpía. Para definiciones y más detalles sobre estas configuraciones, consultar el material complementario mc.I.310.

SÍNTESIS DE LA UNIDAD

 Tres de los principales elementos geológicos de los sistemas geotérmicos son: las litologías (i.e. tipo de rocas), la estratigrafía (i.e. como se disponen cronológicamente) y las estructuras (p.ej. fallas y fracturas).  Entender la tectónica es el primer método de exploración porque controla el desarrollo de anomalías térmicas.  Las anomalías térmicas favorecen la formación y determinan la ubicación de sistemas geotérmicos.  Los sistemas geotérmicos de alta entalpia se encuentran en zonas tectónicamente activas y están vinculados a actividad magmática.

Control tectónico sobre los sistemas geotérmicos (4 páginas).

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 Los límites de placas divergentes y convergentes favorecen la formación de sistemas geotérmicos. Ej: Islandia y Larderello, respectivamente.  Los sistemas geotérmicos de baja entalpía se ubican en zonas donde no hay significativa tectónica, magmatismo o volcanismo reciente.  Existen tres tipos de rocas: ígneas (plutónicas y volcánicas), sedimentarias y metamórficas.  Las rocas volcánicas son muy variadas, no se ven cristales a simple vista y son las dominantes en los sistemas geotérmicos.  Las ignimbritas son rocas volcano-sedimentarias muy frecuentes en los sistemas asociados a volcanes.  Los granitoides son rocas ígneas plutónicas de grano grueso. Son las rocas ornamentales que se usan para decorar cocinas, casas y edificios.

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Unidad II. Volcanismo, Estructuras y Sistemas Geotérmicos

Objetivos 

Conocer la configuración geológica de los volcanes



Adquirir los conceptos básicos de una herramienta fundamental en la exploración geotérmica: la geología estructural



Reconocer distintos tipos de falla y entender su significancia



Relacionar las fallas con los esfuerzos y a las zonas dilatantes: el camino de los fluidos termales

II.1 Volcanes, procesos y configuración geológica Un volcán es una expresión superficial (geomorfológica) de la conexión entre la roca fundida11 en profundidad y la superficie. Más exactamente, un volcán es el lugar por donde el magma escapa a la superficie en forma de lava, ceniza y gases. Los volcanes están compuestos principalmente por 5 elementos: 1) Cámara magmática. Es donde se acumula el magma inyectado desde la zona de generación más profunda. En geotermia, es la fuente de la anomalía térmica. Por lo tanto, los volcanes con cámara

A la roca fundida se la denomina magma. Cuando llega a superficie, al magma se le llama

lava.

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magmática muy profunda (>9 km) no generan sistemas geotérmicos significativos. 2) Conducto. Es el canal por donde el magma asciende hasta la superficie. Suele estar compuesto por un entramado de diques verticales. Son comunes los diques secundarios subhorizontales que desplazan material hacia las laderas, donde se generan fisuras laterales. Cuando esto sucede, se complejiza la morfología de los volcanes. Muchas zonas de upflow están asociadas a estos conductos y las fumarolas sobre las laderas suelen estar asociadas a estas fisuras laterales. 3) Cráter principal. Es la zona central por donde sale la lava, ceniza y gases. Cuando son pequeños se los denomina cráter y cuando son muy grandes y de historia multiepisódica se les denomina caldera. Suele desarrollar llamativos lagos, que ocasionalmente pueden constituir la recarga de un sistema geotérmico. 4) Edificio volcánico. El edificio volcánico se forma por la acumulación de sucesivos depósitos volcánicos. Presentan una pendiente anómalamente alta respecto a su contexto. Los sistemas geotérmicos pueden desarrollarse sobre la ladera 12 o al pie de los volcanes.

Ladera se usa como sinónimo de flanco. Es la pendiente asociada a la anomalía altimétrica

del volcán o de cualquier irregularidad topográfica.

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5) Depósitos volcánicos (i.e. capas de ceniza, lava o piroclastos). Son productos de la actividad volcánica que se depositan en la superficie terrestre. La secuencia de depósitos constituye la roca en la cual se produce la circulación de fluidos termales. La complejidad de la secuencia de depósitos volcánicos genera trayectorias de circulación de fluido difíciles de predecir.

Figura 2.1. Principales componentes de un volcán. Fuente: Hernán Barcelona.

Depósitos volcánicos. El material que expulsa los volcanes se acumula en superficie y forma los depósitos volcánicos de los edificios y de sus zonas aledañas. Las coladas de lava son los depósitos más representativos y se forman cuando un magma con muy baja viscosidad y poco contenido de gases alcanza la superficie.

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Edición 2016

Por otro lado, las erupciones volcánicas dispersan una gran cantidad de partículas que, al acumularse en superficie, forman los depósitos piroclásticos. Estas partículas, o piroclastos13, son fragmentos de magma, roca, cristales o material pumíceo 14 que se forman por fragmentación

por

aceleración

descompresión

súbita

alta

temperatura. Existen dos grandes tipos de depósitos piroclásticos: de caída y de corriente. Los depósitos piroclásticos de caída se forman por la caída de ceniza volcánica y forman mantos extensos de espesor variable. Los depósitos piroclásticos de corriente se forman cuando la columna eruptiva colapsa y se comporta como un fluido denso y caliente lleno de brechas, gas y cenizas volcánicas. Este flujo desciende rápidamente por la ladera del volcán y forma los depósitos de flujos piroclásticos. Todos los depósitos piroclásticos se denominan ignimbritas. Las ignimbritas no soldadas15 tienen a ser originadas por depósitos de caída mientras que las ignimbritas soldadas tienen a formarse a partir de depósitos piroclásticos de corriente.

Se clasifican por su tamaño. De mayor a menor: bloques, brechas y tefra. Las cenizas

volcánicas están compuestas por tefra. 14

Material vítreo muy vesiculado, i.e. lleno de burbujas o espacios vacíos. Se caracterizan por

su muy bajo peso. 15

El término soldado se refiere a cuando los fragmentos del depósito se encuentran

fuertemente ligados. Los depósitos de ceniza son un material no soldado.

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Usualmente, las coladas de lava y las ignimbritas se encuentran intercaladas con los depósitos de remoción en masa. La remoción en masa es la movilización del suelo o material de la superficie. La gravedad motoriza la remoción en masa y dos ejemplos comunes son las avalanchas de detritos16 y los lahares17. Para conocer sobre la formación de los volcanes, aspectos de la explosividad y los tipos de volcanes, se recomienda la lectura del material complementario mc.II.118.

II.2 Conceptos de geología estructural La geología estructural estudia cómo se deforma la corteza terrestre a partir de la formación, distribución y geometría de las estructuras19. Los métodos propios de la geología estructural aplicados a la exploración

recursos

geotérmicos

son

los

mapas

geológicos-estructurales, las secciones estructurales, los modelados análogos y numéricos de la deformación y formación de estructuras, entre otros. Además, es la disciplina base utilizada durante la interpretación de los modelos geofísicos (Módulo 3). 16

Se forma por el flujo de fragmentos rocosos ocasionado por el colapso de parte de

la ladera de los volcanes 17

Son flujos de barro que remueven parte de las laderas del volcán.

El origen, yin yang y tipos de volcanes (4 páginas).

Cada vez que se hable de una “estructura”, nos referiremos a una falla, fractura, fisura, o

pliegue que afecta la forma y/o continuidad del medio rocoso. Además, el término “configuración” se refiere a la disposición de las rocas unas al lado de las otras, a la disposición por arriba o por debajo o entre medio de otras.

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La geología estructural es fundamental en la exploración de recursos geotérmicos: explica la disposición de las rocas en superficie e interpreta como es el sistema geotérmico en subsuelo. Además, tiene carácter predictivo, ya que existen técnicas para determinar potenciales trayectorias de los fluidos.

Deformación. La deformación (ε) es la transformación de una geometría inicial a una geometría final en términos de traslación, rotación o distorsión del medio rocoso. Para nuestros objetivos, la corteza se deforma mediante dos mecanismos 

Deformación dúctil, donde la corteza cambia su forma sin perder la continuidad (i.e. el medio rocoso no se agrieta o fisura) y las estructuras obtenidas son los pliegues.



Deformación frágil, cuando la corteza terrestre cambia su forma debido a la perdida de continuidad del medio rocoso (i.e. se forman grietas, se fractura). Las estructuras más comunes son las fracturas, fallas y diaclasas.

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Figura 2.2. Deformación frágil y dúctil. Recuadros inferiores muestran ejemplos de deformación en la corteza terrestre basados en imágenes de GoogleEarth. Fuente: Hernán Barcelona.

De cual forma se deforma un medio rocoso depende de sus propiedades mecánicas y de variables externas como la presión y el campo de esfuerzos, la temperatura y el tiempo. Sin embargo, existe un criterio practico a considerar: las rocas suelen fracturarse a poca

profundidad

(<10

km)

pueden

plegar

grandes

profundidades. Este criterio genera una observación tan interesante como útil: si se ven rocas plegadas en superficie (como en la figura 2.5)

32 32 32

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es porque la roca estuvo inicialmente a varios kilómetros de profundidad y después algún proceso las exhumó20.

De psicoanálisis: ¿ver el vaso medio deformado o medio roto? Imaginen un vasito de plástico que se le somete al calor y se deforma levemente. Lo llenamos de agua. ¿Qué sucede? El vaso, aunque poco elegante, no pierde su capacidad de contener el agua. Por otro lado, imaginen un vaso que tiene una pequeña fisura sobre su base (como los vasitos de plástico). Si lo llenamos con agua, esta gotea y se pierde. Este efecto es el que buscamos en geotermia: encontrar las estructuras (p.ej. la fisura del vaso) que permiten a los fluidos circular con facilidad por el medio rocoso en subsuelo. Por lo tanto, la deformación frágil es la que más nos interesa en geotermia. Y claro está, es mejor ver el vaso medio roto!

II.3 Esfuerzos y fracturas Las rocas se deforman porque se las somete a esfuerzos. El esfuerzo sobre una superficie se define como la presión por unidad de superficie. Cuando los esfuerzos son ortogonales a la superficie, se los denomina esfuerzos normales y cuando los esfuerzos son tangenciales a la superficie, se los denomina esfuerzos de cizalla (Fig. 2.3a). 20

En geología se usa el término exhumación para figurar un lento proceso de ascenso de las

rocas debido a la erosión de las rocas yacientes.

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En la naturaleza, el esfuerzo se define a partir del elipsoide de esfuerzos, constituido por tres ejes ortogonales (Fig. 2.4). El elipsoide de esfuerzos indica el estado de esfuerzos, o campo de esfuerzos, de un punto, un volumen de roca en profundidad o de toda una región (p.ej. un volcán, un valle o una montaña). Además, en la corteza los campos de esfuerzos pueden ser extensionales o compresivos (Fig. 2.3b).

Figura No. 2.3 Campos de esfuerzos A) descomposición de esfuerzos aplicados a una superficie. (σn=esfuerzo normal; σs = esfuerzo de cizalla). B) campos de esfuerzos extensional, donde el medio se somete a extensión (dilatancia), y compresivo, donde el medio se somete a compresión. Los sistemas geotérmicos se desarrollan en corteza sometida a extensión. Fuente: Hernán Barcelona.

Los sistemas geotérmicos están ubicados en corteza sometida a extensión!

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Figura No. 2.4 Elipsoide de esfuerzos triaxial anisótropo e isótropo Elipsoide de esfuerzos triaxial anisótropo e isótropo. El primer caso está vinculado esfuerzos desviatorios que originan las fracturas y fallas en las rocas. El segundo caso está vinculado a la presión a la que es sometida una roca en profundidad en ausencia de

esfuerzos

desviatorios

(i.e.

presión

litostática=presión

hidrostática).

Fuente=Hernán Barcelona.

Fracturas. Las fracturas se definen como zonas muy estrechas, a menudo superficies, por donde las rocas se rompen21. Existen distinto tipo de fracturas, pero las más interesantes son las fracturas extensionales. Las

fracturas extensionales

son aquellas que

presentan extensión perpendicular a las paredes de las fracturas (Fig. 2.5). Estas fracturas se desarrollan paralelas al eje de esfuerzos máximo principal (σ1).

Las fracturas definen discontinuidades en las propiedades mecánicas del medio.

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desplazamiento

las

fracturas

Edición 2016

extensionales

puede

ser

macroscópicamente imperceptible pero dejan espacios vacíos, generan gradientes de presión (zonas dilatantes) y permiten la circulación de fluidos (gases, fluidos geotérmicos, magmas). Cuando los espacios son ocupados por fluidos geotérmicos, a las fracturas se las denomina fisuras, mientras que cuando se rellenan de magma, se les denomina diques.

Figura No. 2.5 Fractura extensional a) Roca sometida a esfuerzos isostáticos B) roca sometida a esfuerzos desviatorios y formación de fractura paralela al esfuerzo máximo y C) Fractura extensional definida por el desplazamiento ortogonal a las paredes de la fractura (flechas rojas). Fuente: Hernán Barcelona.

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Quizás la regla más importante que aporta la geología estructural a la exploración y entendimiento de los sistemas geotérmicos es la siguiente: Las fracturas extensionales son zonas dilatantes que favorecen la circulación de fluidos y se forman paralelas al esfuerzo máximo σ1.

II.4 Tipos de fallas y sistemas extensionales

Una falla es una discontinuidad donde se identifica un significativo movimiento paralelo a la superficie o a la zona de fractura y se forman a 30° del esfuerzo máximo (σ1). Cada falla es caracterizada por la inclinación 22 , la geometría del plano-superficie de falla23, su cinemática y orientación respecto a los esfuerzos principales. Las fallas que no son verticales separan al bloque colgante (hangingwall) que está por encima de la superficie de la falla del bloque bajo (footwall) que está por debajo de la superficie de la falla. Se diferencian 3 tipos de fallas (Fig. 2.6)

Una estructura vertical tiene 90° de inclinación respecto a la horizontal. Las estructuras

horizontales tienen 0° de inclinación y las estructuras oblicuas tienen ángulos intermedios. 23

Pueden ser superficies planas o lístricas. Las fallas lístricas son cóncavas hacia arriba, en

superficie son verticales y en profundidad se horizontalizan. Son muy comunes, principalmente en fallas que se extienden a varios kilómetros de profundidad.

37 37 37

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

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Falla normal. a) El bloque colgante se mueve hacia abajo b) el plano de falla tiene alto ángulo (60-70°) y c) tienen al esfuerzo máximo (σ1) en la vertical y al esfuerzo mínimo en la horizontal. Son las fallas más interesantes desde el punto de vista geotérmico.



Falla inversa. a) El bloque colgante se desplaza hacia arriba b) tienen bajo ángulo respecto a la horizontal (30-45°) y c) el esfuerzo máximo está en la horizontal (σ1) y el esfuerzo mínimo en la vertical.



Fallas de rumbo. Son fallas sin componente normal ni inversa. Los bloques se desplazan horizontalmente uno respecto al otro. Existen dos tipos de cinemáticas: dextral (horario) o sinestral (antihorario). La falla de San Andreas es un ejemplo muy famoso de este tipo de estructuras a escala regional.

Por supuesto, en la naturaleza se combinan estas componentes y se generan fallas con desplazamiento oblicuo (p.ej. normal-sinestral, inversa-dextral).

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Figura No. 2.6 Tipos de falla Los tres tipos principales de fallas. Note que el ángulo entre las fallas y los σ1 son siempre de 30°. Fuente: Hernán Barcelona.

Material audiovisual recomendado (30-60’’ de duración) Fallas normales: https://www.youtube.com/watch?v=1cV1PbBELPE Fallas de rumbo: https://www.youtube.com/watch?v=m-6D5DQnkJs Fallas inversas: https://www.youtube.com/watch?v=Xy0f_rubZJI

Sistemas extensionales. Las fallas suelen presentarse en conjunto, conformando un sistema de fallas genéticamente vinculadas a un mismo campo de esfuerzo. El caso más simple: dos fallas normales conjugadas forman un graben o depresión. Entre dos graben se forman los altos estructurales o horst. La secuencia de graben y horst conforman típicos sistemas extensionales (Fig. 2.7a). Estos 39 39 39

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sistemas tienen la capacidad de acumular mucha deformación y están presentes en todos los sistemas geotérmicos de alta entalpía conocidos.

Material audiovisual recomendado (60’’ de duración) La formación de un valle. El video muestra un modelo análogo donde se desarrolla un graben a partir de un sistema de fallas normales conjugadas y numerosas fracturas extensionales. Esta es la forma en que se forman los valles o cuencas, la corteza debajo de los volcanes y sus calderas. https://www.youtube.com/watch?v=MmgYBsHuVHk&list=PLFFBF567 245420F35

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Figura No. 2.7 Sistemas extensionales A) sistema extensional de horst y graben. Constituye la forma en que se generan las estructuras de muchos sistemas geotérmicos. (Fuente: Hernan Barcelona) B) sistema transtensional (modificado de Fossen, 2010): los sistemas de fallas de rumbo también pueden generar ambientes extensionales propicios para la intrusión de magma, la instauración de anomalías térmicas y la generación de sistemas geotérmicos. Común en sistemas geotérmicos de Nueva Zelandia.

II.5 Zona de daño24

Las fallas geológicas se forman por la acumulación, concentración y enlace de gran cantidad de microfracturas hasta que se constituye la discontinuidad principal (la falla) y se activa el desplazamiento entre bloques. La mayor cantidad de fracturas se concentra alrededor de la falla y a esta zona se la denomina zona de daño. Las zonas de daño se potencian cuando hay intersección de fracturas o cuando las fallas cortan rocas con distinto comportamiento mecánico (Fig. 2.8).

Para más detalles, consultar el material complementario mc.II.2_Zonas de daño y

su efecto sobre los reservorios y las fumarolas (3 páginas).

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Figura 2.8. Zonas de daño controladas por la estratigrafía. Las secciones verticales muestran el incremento de la zona de daño cuando las fallas cortan distinto tipo de rocas. (modificado de Fossen, 2010).

Entender el concepto de la zona de daño implica una significativa ventaja durante la exploración de sistemas geotérmicos. Las zonas de daño explican por qué existen manantiales de agua caliente, fumarolas y

zonas

intersección

alteración de

fallas

hidrotermal e

incluso

estrictamente pueden

vinculados favorecer

a la

compartimentalización de reservorios. Pero ante todo, La ubicación de zonas de daño predice donde los fluidos se mueven con mayor facilidad, donde hay mayor permeabilidad. Estas zonas son los objetivos de las perforaciones exploratorias y con fines de producción.

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II.6 Estructuras en ambientes volcánicos25

Conocer las estructuras asociadas a ambientes volcánicos facilita la interpretación

configuración

geológica

los

sistemas

geotérmicos y a establecer los esfuerzos principales actuantes. Las estructuras en ambientes volcánicos activos suelen ser concéntricas y radiales y estar relacionadas a efectos de la dinámica de su fuente (i.e. la cámara magmática) y a sus conexiones en superficie (diques, sills), respectivamente. En exploración geotérmica, el análisis estructural se debe realizar a distintas escalas de trabajo concomitante incremento del detalle, del entendimiento de la región y del área de interés. Esto se debe al natural solapamiento entre estructuras regionales (cientos de kilómetros) y las estructuras volcánicas (pocos kilómetros) que en principio, responden a causales claramente diferenciables.

II.7 Secciones Estructurales Las secciones estructurales son representaciones bidimensionales (longitud y profundidad) en las cuales se interpretan las relaciones y las secuencias rocosas en profundidad.

Para mas información al respecto, se recomienda la lectura del material complementario

mc.II.3_Estructuras en ambientes volcánicos (4 páginas).

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Las secciones estructurales son el pilar de los modelos conceptuales de los sistemas geotérmicos y muestran la distribución de las rocas en profundidad y cuáles son las estructuras involucradas.

Figura No. 2.9 Ejemplo de relación entre mapas geológicos y secciones estructurales Imagen 3D que muestra la relación entre los mapas geológicos y las secciones estructurales. (modificado de Karabinos, 2011).

Mediante las secciones estructurales se puede leer rápidamente la configuración geológica en profundidad y realizar inferencias a partir de esta. Están claramente orientadas en el espacio, tienen una escala en la horizontal y otra en profundidad e incluyen: distribución de rocas y su inclinación aparente, fracturas, fallas y su cinemática, pliegues, pozos, elementos fisiográficos (p.ej. ríos, montañas, pueblos), zonas de interés exploratorio, entre otros. Además, puede ser acompañada de 44 44 44

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una columna estratigrafía, donde se muestra el orden cronológico de las unidades geológicas representadas. La figura 2.10 muestra una sección estructural de las Northern Hot Spring Mountains, Nevada en la que se identifican los distintos elementos mencionados anteriormente, además de las principales estructuras y el sitio de interés exploratorio.

Figura No. 2.10 Sección estructural de la zona de los sistemas geotérmicos de Brady´s Sección estructural de la zona de los sistemas geotérmicos de Brady’s, Desert Park y Desert Queen en Nevada, Estados Unidos. Con una lectura rápida se puede determinar que la región está estructurada a partir de un sistema típicamente extensional y que en profundidad hay secuencias de rocas volcánicas y sedimentarias disectadas por diques. (Modificado de Faulds et al., 2010).

II.8. Neotectónica: aplicación a la geotermia La neotectónica se dedica al estudio de la formación reciente de estructuras geológicas y por lo tanto, a determinar el campo de esfuerzos actual. Su enfoque es muy variable, pero dos aspectos muy

45 45 45

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aplicados en exploración geotérmica son el estudio de cambios en la red de drenaje y el breakout26 en pozos. La neotectónica se aplica en la exploración y explotación de recursos geotérmicos para determinar el régimen de esfuerzos actual e inferir las potenciales fallas-fracturas dilatantes que favorecen la circulación de los fluidos geotérmicos. Se recomienda la breve lectura del material complementario mc.II.4_Neotectónica y su aplicación en geotermia (3 páginas).

SÍNTESIS DE LA UNIDAD 

La cámara magmática genera la anomalía térmica los sistemas geotérmicos volcánicos



Las zonas de upflow se asocian a los conductos volcánicos y las fumarolas sobre las laderas suelen estar asociadas a fisuras laterales



Las coladas de lava y las ignimbritas (soldadas y no soldadas) son los depósitos volcánicos más comunes y constituyen las rocas que conforman los sistemas geotérmicos volcánicos.



Las complejas secuencias de lavas e ignimbritas generan trayectorias de circulación de fluido difíciles de predecir.



La geología estructural interpreta como es el sistema en subsuelo y al determinar potenciales trayectorias de circulación de fluidos, tiene carácter predictivo

Desprendimiento de la pared del pozo que permiten discriminar la orientación de los esfuerzos

horizontales.

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

Las estructuras

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controlan la ubicación en superficie

los

manantiales calientes y fumarolas 

Los sistemas geotérmicos se ubican en corteza sometida a extensión



Las fracturas extensionales o dilatantes generan espacios que pueden ocupar los fluidos geotérmicos y se forman paralelos al esfuerzo máximo σ1



Las fallas normales se definen porque baja el bloque colgante, y su plano de falla está a 60° y se forma con el esfuerzo máximo σ1 en posición vertical



Las fallas normales pueden limitar la extensión de los reservorios



Los valles, cuencas y la base de los volcanes se forman por sistemas de fallas normales (sistemas extensionales)



Las zonas de daño vinculadas a fallas predice donde los fluidos se mueven

con

mayor

permeabilidad.

Son

objetivos

las

perforaciones exploratorias y para la producción 

Las zonas de daño pueden compartimentalizar el reservorio y/o facilitar el escape de fluidos a la superficie, donde se forman las fumarolas



Las secciones estructurales son el pilar de los modelos conceptuales de los sistemas geotérmicos y muestran la distribución de las rocas en profundidad y cuáles son las estructuras involucradas.



La neotectónica se aplica en la exploración de recursos geotérmicos para determinar el régimen de esfuerzos actual e inferir las

47 47 47

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

potenciales fallas-fracturas dilatantes que favorecen la circulación de los fluidos geotérmicos.

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Unidad III. Aspectos de Hidrogeología sobre los Sistemas Geotérmicos

Objetivos 

Conocer el ciclo hidrológico y establecer su relación con los sistemas geotérmicos.



Definir la diferencia entre porosidad y permeabilidad.



Establecer las características y tipos de acuíferos.



Caracterizar desde el punto de vista hidrogeológico cada elemento del sistema geotérmico.

III.1 Ciclo hidrológico El ciclo hidrológico describe la combinación de todos los posibles patrones de circulación del agua entre la atmosfera, la litosfera, la biosfera y la hidrosfera, además de los patrones de circulación específicos dentro de cada una de estas esferas (Fig. 3.1). La hidrosfera incluye todos los ambientes asociados a los cuerpos de agua, como los lagos, ríos, océanos y reservorios de agua subsuperficial. Zekai Sen (2015) plantea que la circulación del agua incluye procesos complejos e interdependientes

como

evaporación,

transpiración,

evapotranspiración, precipitación y de recarga de aguas superficiales.

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Entonces,

los

sistemas

geotérmicos

Edición 2016

son

parte

del

ciclo

hidrológico27, donde el agua interacciona fuertemente con la litosfera, como se vio en la unidad 1. El ciclo se inicia en los cuerpos de agua por procesos de evaporación y sublimación y continúa con la precipitación o el deshielo. Dependiendo del relieve y de las características de las rocas en superficie, parte del aporte de la precipitación y del deshielo (i.e. agua meteórica) puede cruzar la frontera de la superficie de la tierra. Este paso es el inicio del ciclo hidrogeológico, que es motorizado por la fuerza gravitacional. El primer estadio de infiltración del agua meteórica en subsuelo se da en la zona no saturada, donde el agua convive con el suelo y sus espacios rellenos de aire y humedad. La infiltración en profundidad se da hasta la zona saturada o capa freática (i.e. donde los poros están saturados de agua). La superficie superior de esta zona se conoce como superficie freática y el agua por debajo de ella es el agua subterránea. Se destaca que la superficie freática suele replicar la forma de la superficie topográfica a escala regional.

Los sistemas geotérmicos son parte del ciclo hidrológico, pero con una característica

particular: la interacción con la roca caliente en profundidad activa mecanismos de transferencia de calor que pueden implicar la movilidad de masa (i.e. convección de fluidos geotérmicos).

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Figura No. 3.1 Ciclo Hidrológico Abreviaturas: ZNS: zona no saturada, FC: Franja Capilar, ZS: Zona Saturada. Fuente: Hernán Barcelona.

III.2 Porosidad y permeabilidad

¿Por qué el agua meteórica es capaz de infiltrarse en subsuelo rocoso a mucha profundidad? Esto se debe a que algunas rocas tienen en su interior espacios que están rellenos de fluidos (p.ej. agua, vapor, aire, 51 51 51

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Edición 2016

etc.). A estos espacios se los denomina poros. La porosidad es una propiedad de esos medios y se calcula como la relación porcentual entre el volumen total de la roca y el volumen de poros. Cuando los poros se forman al mismo tiempo que la roca, se dice que las rocas tienen porosidad primaria. Las rocas sedimentarias, como las areniscas y las brechas, las rocas volcánicas, como las lavas o las volcano-sedimentarias

suelen

tener

una

significativa

porosidad

primaria. Pensemos. El concepto de porosidad permite imaginar como el fluido traspasa un medio rocoso. Sin embargo, considere lo siguiente: ¿qué pasa con un medio rocoso con elevada porosidad pero donde todos los poros se encuentran aislados unos de los otros? Esta condición hace que los fluidos puedan estar dentro de las rocas en altas proporciones, pero también impide que los fluidos traspasen el medio rocoso (Fig. 3.2b). Un ejemplo clásico de este tipo de porosidad la presentan las rocas volcánicas. Permeabilidad. La porosidad por sí sola no permite explicar como un fluido atraviesa un medio rocoso. Para que el fluido vaya migrando a través de los intersticios de la roca, los poros deben ser lo suficientemente grandes28 y estar conectados entre sí.

Un ejemplo que muestra la importancia del tamaño de los poros son las arcillas (el barro).

Las arcillas están compuestas por partículas muy pequeñas y pueden albergar hasta un 70% de fluidos en su estructura. Sin embargo, las arcillas son típicos materiales impermeables: los

52 52 52

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

La permeabilidad de un material queda definida por su capacidad de transmitir un fluido a través de su estructura. Porosidad efectiva. Los conceptos de porosidad y permeabilidad pueden fusionarse al considerar el porcentaje de espacios que se encuentran conectados entre sí. Esto define a la porosidad efectiva y su fórmula es

Figura No. 3.2 Porosidad efectiva Efecto de la porosidad efectiva sobre la circulación de fluidos a través de un medio rocoso. Medio rocoso a) sin porosidad b) con elevada porosidad pero no impermeable y c) con menor porosidad que en b pero con una porosidad efectiva que permite que el fluido lo traspase. Fuente: Hernán Barcelona.

fluidos no pueden atravesarlas. Por esto explica por qué el barro esta debajo de los charcos o en el fondo de los lagos. En el caso de los sistemas geotérmicos, las arcillas componen la capa sello del sistema.

53 53 53

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Edición 2016

El efecto de las fracturas. Se sabe que los reservorios de los sistemas geotérmicos de alta entalpía suelen estar constituidos por rocas volcánicas.

¿Qué

sucede

para

que

las

rocas

con

muy

baja

permeabilidad efectiva, como las volcánicas, permitan la circulación de fluidos dentro del reservorio? Como se vio en la unidad anterior, las rocas pueden fracturarse cuando se someten a esfuerzos. Las fracturas generadas son de canales de libre circulación de fluidos y les confieren una altísima permeabilidad y porosidad efectiva a las rocas. Esta porosidad generada a posterior de la formación de las rocas se le denomina porosidad secundaria y es la causante de que rocas con baja porosidad inicial como las rocas volcánicas, los granitoides o las ignimbritas soldadas29 puedan actuar como reservorio de un sistema geotérmico. Finalmente, el porcentaje de la roca o unidad geológica que está compuesto por los espacios vacíos se denomina porosidad total. Esta porosidad incluye cualquier tipo de porosidad (primeria, secundaria, etc.) y los espacios capaces de ser ocupados por fluidos pueden ser poros, espacios entre los granos o los espacios dentro de las fracturas.

Las ignimbritas soldadas son aquellas en que los componentes de la matriz fueron soldados

durante su formación. El resultado es una roca muy dura, como baja porosidad efectiva inicial. Estas rocas son muy comunes en sistemas geotérmicos vinculados a actividad volcánica.

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Edición 2016

Existen distintos tipos de porosidad, pero la más importante en los sistemas geotérmicos es la porosidad efectiva. Esto se debe a que si los poros están conectados entre sí, el fluido puede atravesar la unidad geológica con facilidad. Además, la porosidad secundaria se asocia a

fracturas,

las

fracturas

aumentan

drásticamente

permeabilidad de una unidad geológica.

III.3 Tipos de acuíferos

Considere una secuencia de rocas en profundidad. Cada nivel, capa, estrato o unidad rocosa puede ser clasificada según su permeabilidad y su capacidad de almacenar y transmitir fluidos. Acuífero (del latín aqua: agua y fero: llevar). Es una unidad geológica 30 muy permeable que permite la circulación de fluidos a través de ella, los transmite y libera con facilidad. Las arenas y roca compacta con alta fracturación son ejemplos comunes. Al considerar variaciones en la permeabilidad y la transmisión de fluidos, las capas rocosas también pueden definirse como:

Unidad geológica: formalmente y desde el punto de vista estratigráfico, la unidad de roca

se denomina Formación y tiene un sentido genético asociado. En este caso, utilizaremos una visión informal del concepto y cuando se menciona “unidad geológica”, nos referimos a un tipo de roca o material.

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

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Acuicludo (del latín aqua: agua y claudere: encerrar). Es impermeable e impide la circulación de fluidos a través de la capa. Puede o no tener porosidad. Si los poros tienen fluidos, no transmite ni los libera. Los ejemplos clásicos son los limos y las arcillas.



Acuitardo (del latín aqua: agua y tardare: tardar). EL fluido circula con dificultad, los transmite y libera muy lentamente. Pueden almacenar una cantidad apreciable de fluidos. Ejemplo: arenas limosas o arcillosas

, rocas compactas con alteración y/o

fracturación moderada. 

Acuífugo (del latín aqua: agua y fugare: huir). No almacena, no transmite ni libera fluidos. No hay circulación en este tipo de unidad. Los granitoides no fracturados son un ejemplo común.

Cuando los poros de las arenas se rellenan de material mucho más fino, como el limo o la

arcilla, las arenas dejan de tener su característica permeabilidad y pasan a ser medios que dificultan la transmisión de fluidos.

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Edición 2016

Figura No. 3.3 Tipos de acuíferos Combinación de acuíferos que se da en profundidad según la composición de las distintas capas. En A) se muestra las condiciones típicas de acuíferos confinados y en B) las condiciones típicas de acuíferos semiconfinados. En ambos modelos se encuentran un acuífugo en la base y un acuífero libre cercano a la superficie. Estas condiciones son comunes en los sistemas geotérmicos. El acuífugo basal seria la base del reservorio, mientras que el acuífero libre representa los cuerpos de agua dulce que deben ser preservados durante la explotación del recurso geotérmico. Fuente: Hernán Barcelona.

Es muy útil clasificar a los acuíferos por las presiones a las que están sometidas. Estas presiones están relacionadas a la disposición que el acuífero tiene en profundidad: 

Acuífero libre o no confinado. Está sometido a presión atmosférica. El agua satura parcialmente el acuífero y la superficie freática es libre de ascender o descender, sometida a presión atmosférica.



Acuífero confinado. El agua satura completamente el acuífero y está cubierto por una capa impermeable. La superficie freática está sometida a una presión mayor que la atmosférica.



Acuífero semiconfinado. Es un acuífero a presión, al igual que los confinados,

pero

capa

confinante

acuitardo

semipermeable) y a través de ella es alcanzado por filtraciones.

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Todos estos tipos de acuíferos se encuentran relacionados unos a otros y están determinados por las propiedades de los estratos o capas rocosas que se encuentran en profundidad. Se sugiere que el lector observe con detalle la figura 3.3 y vea como se dan estas relaciones.

¿Qué tipo de acuífero hace que salga agua en forma espontánea de un pozo profundo? Los pozos que alcanzan los acuíferos libres son llamados pozos freáticos y el nivel del agua en el pozo se denomina nivel freático del acuífero. El espesor de un acuífero libre es conocido como el espesor saturado y varía con la posición de la superficie freática. Sin embargo, un pozo que alcanza a perforar un acuífero confinado tiene un nivel de agua por encima del nivel freático y se denomina nivel piezométrico. La superficie piezométrica es una superficie virtual que alcanzaría el agua si se hiciera infinitas perforaciones del acuífero. Cuando la superficie piezométrica está por encima de la superficie topográfica, se producen los pozos surgentes o artesianos. ¿Se imagina que tipo de pozo seria el que llega a perforar un reservorio geotérmico?

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III.4. La transmisión de fluidos en acuíferos y sus parámetros

Los acuíferos transmiten el agua desde áreas de recarga hacia áreas de descargas como si fueran tuberías rellenas de arena saturadas en agua. El ingeniero francés Henry Darcy propuso en 1856 una ecuación que explica el flujo a través de un medio poroso y que define los factores que controlan el movimiento del agua subterránea32. De la Ley de Darcy se desprende que a) la conductividad hidráulica (K) es el término cuantitativo para la permeabilidad y tiene unidades de velocidad y b) la transmisividad (T) es la capacidad de un acuífero a transmitir o circular el agua horizontalmente y es igual a la conductividad hidráulica (K) del acuífero multiplicado por el espesor saturado (b) del acuífero.

Sabías que… La conductividad hidráulica de las capas geológicas varía en 12 órdenes de magnitud y también puede variar en diferentes posiciones de las mismas. Estas variaciones son especialmente comunes en los sistemas geotérmicos, debido a las características de

Para más detalles, consultar el material complementario mc.III.1_Ley de Darcy (1

página).

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las rocas volcánicas y volcano-sedimentarias que componen el reservorio o por los procesos de alteración y oclusión de sus fracturas. Las drásticas variaciones en la conductividad hidráulica explican por qué se puede realizar a 400 m de un pozo geotérmico productor un nuevo pozo y que no se obtenga fluido geotérmico alguno! Consejo: aunque recuerde esta explicación, no se la mencione a su jefe si usted fue el responsable de la ubicación de la perforación.

III.5. Características hidrogeológicas de los elementos de un sistema geotérmico A

continuación

presenta

resumen

las

principales

características hidrogeológicas de 5 elementos que constituyen a los sistemas geotérmicos. 1) Reservorio. Es un acuífero confinado con elevada conductividad hidráulica por donde transitan fluidos de origen meteórico. Están usualmente asociados a rocas con porosidad secundaria controlada por fracturas (p.ej. rocas volcánicas o ignimbritas fracturadas). Esta porosidad secundaria favorece la compartimentalización del reservorio. Además, en la base y en el techo se encuentran acuícludos que aíslan el fluido del entorno y fomentan la instauración del gradiente térmico.

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2) Capa sello. Es un acuicludo 33 controlado por su muy baja permeabilidad. Al tener muy baja transmisividad, confina al reservorio. Si la capa sello esta fracturada, su efectividad para aislar al reservorio disminuye, pasa a ser un acuitardo y los reservorios pasan a ser acuíferos semiconfinados. Este cambio en el comportamiento de la capa favorece descensos significativos de presión en el reservorio y la formación de bolsones de vapor, además de condicionar la circulación de fluidos y actuar como vías de escape de los fluidos calientes hasta la superficie. 3) Acuíferos someros. Son todos los cuerpos de agua por encima de la capa sello. Pueden ser confinados, semiconfinados o libres, dependiendo de la profundidad a la que se encuentren. Pueden tener aguas fósiles34 o mantener conexión con el circuito hidrológico. En este último caso, contienen agua meteórica o aguas de mezcla con fluidos geotérmicos. Dos aspectos principales deben considerarse: la química de las aguas de manantiales calientes siempre está parcialmente modificada por la mezcla con estos cuerpos de agua y, por lo tanto, la determinación de su existencia es prioritaria para la exploración

Un acuífugo también podría confinar por la base y el techo a un reservorio. Sin embargo, no

son muy comunes como capa sello debido a que esta capa suele presentar un fuerte grado de transformación de la roca original, producto de transformaciones termodinámicas incentivadas por los fluidos geotérmicos calientes y reactivos. Los minerales de alteración son arcillas, que tienen mucha porosidad, muy baja permeabilidad y son los ejemplos típicos de acuícludos. 34

Las aguas fósiles son aquellas que quedaron atrapadas en la formación de una unidad

geológica y pueden formar parte del ciclo hidrológico aunque hayan sido infiltradas mucho tiempo antes y no participen del ciclo por un período prolongado.

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geoquímica y 2) suelen ser reservas de agua dulce que deben preservarse durante una plausible explotación del recurso geotérmico. 4) Zona de recarga. Suelen ubicarse a cotas altas y la carga hidráulica favorece la circulación de los fluidos en profundidad. Son zonas de elevada porosidad a nivel superficial, lo que facilita la infiltración de las aguas meteóricas. Pueden estar asociadas a exposición superficial de rocas muy permeables, a zonas de alta densidad de fracturas o a planicies aluviales extensas. 5) Zona de descarga. Las descargas pueden ser hacia cursos de agua superficiales o hacia acuíferos en profundidad. Usualmente están condicionadas por fracturas que conectan con niveles más superficiales y de alta permeabilidad. La zona de outflow es una expresión de una zona de descarga del reservorio geotérmico y en la práctica se define por la presencia de manantiales calientes y fumarolas activas. Esta zona se genera por la intersección del vector de circulación del fluido caliente con la superficie.

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Figura 3.4. Elementos de un sistema geotérmico desde el punto de vista hidrogeológico. Fuente: Hernán Barcelona.

El desplazamiento de la zona de outflow: efectos de la topografía En condiciones de poca perturbación de la circulación de fluidos, las zonas de upflow (i.e. zona de ascenso de los fluidos termales) y outflow coinciden en su disposición vertical. Considere zonas con elevado gradiente topográfico, como las laderas de un volcán. En estos casos, el escurrimiento lateral subsuperficial es intenso y se genera es la advección de los fluidos. La advección favorece la interacción de los fluidos meteóricos con los fluidos geotérmicos que ascienden por la zona de upflow. Como resultado, los

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fluidos geotérmicos sufren un desplazamiento lateral considerable antes de descargar en superficie para formar los manantiales calientes y fumarolas. Cuando esto sucede, las zonas de upflow y outflow no se superponen. La figura 3.5 sintetiza esta situación. Pero, ¿cuál es la importancia de determinar si la zona de outflow se encuentra desplazada? El efecto de la advección de los fluidos subsuperficiales fríos es el arrastre lateral de la estructura térmica y su inversión en profundidad (ver la curva temperatura-profundidad en la zona de outflow de la fig. 3.5). Si se realiza un pozo exploratorio para medir el gradiente térmico en las cercanías de las fumarolas y manantiales calientes, el resultado será negativo. La curva resultante mostrará que la estructura térmica se deprime en profundidad. Por lo tanto, es fundamental considerar el efecto de la advección y el arrastre de la estructura térmica en la exploración de los recursos geotérmicos. Tenga en cuenta que muchos proyectos no prosperan si el primer pozo profundo no logra satisfacer la expectativa de los inversores.

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Figura 3.5. Efecto de la topografía sobre el desplazamiento lateral de la zona de descarga superficial (outflow). La línea segmentada vertical indica el lugar donde se muestra el gradiente térmico. Note como la temperatura máxima (300°C) se alcanzan a una profundidad media y como la temperatura desciende a mayor profundidad. Sin embargo, el sistema presenta temperaturas que superan los 250°C. En esta configuración, lo conveniente es perforar los pozos exploratorios cuesta arriba de la zona de outflow. Fuente: Hernán Barcelona.

SÍNTESIS DE LA UNIDAD  La porosidad, presión, conductividad hidráulica, gradiente hidráulico y transmisividad son los principales parámetros que definen a un acuífero.

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 La permeabilidad de un material indica su capacidad de transmitir un fluido -la porosidad secundaria se asocia a fracturas, y las fracturas aumentan drásticamente la permeabilidad de una unidad geológica.  Un acuífero es una unidad geológica muy permeable que permite la circulación de fluidos a través de ella. Las arenas y roca compacta muy fracturada son ejemplos comunes.  La Ley de Darcy explica el flujo de un fluido a través de medios porosos.  La conductividad hidráulica es el término cuantitativo para la permeabilidad y varía hasta 10 órdenes de magnitud en los materiales rocosos.  Los reservorios son acuíferos confinados asociados a rocas fracturadas (p.ej. rocas volcánicas o ignimbritas).  La capa sello es un acuicludo y confina al reservorio. Si está muy fracturada, el reservorio pasa a ser un acuífero semiconfinado y sufre descompresión.  Los acuíferos someros alteran la química de las aguas de manantiales calientes y de las fumarolas.  En las laderas de un volcán, las zonas de outflow pueden estar desplazadas lateralmente. Por debajo de estas zonas, la estructura térmica está deprimida y suelen presentar inversión del gradiente en profundidad.

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Unidad IV. Manifestaciones Geotérmicas y Evolución Natural del Sistema

Objetivos 

Ponderar el reconocimiento de las manifestaciones geotérmicos en la exploración geológica y su aporte a la clasificación del modelo conceptual



Reconocer evidencias para inferir cual es la evolución espacial, temporál y térmica del sistema



Conocer cuales son las manifestaciones geotérmicas más comunes

IV.1 Manantiales, fumarolas y géiseres

Junto con los volcanes, los manantiales, fumarolas y géiseres son las más llamativas manifestaciones del calor interno de la tierra. La diferencia entre manantiales calientes, fumarolas y géiseres está en la temperatura y el estado del agua y en su comportamiento durante al descarga. Fumarolas. Las fumarolas son emisiones de gas vapor de agua y gases volcánicos en forma subordinada a través de fracturas a una temperatura

por

encima

del

punto

ebullición.

Son

las

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manifestaciones más calientes y originan las superficies de alteración hidrotermal. Pueden estar presentes tanto en las laderas de un volcán como en las planicies de los valles, aunque su interpretación y su quimismo varia en ambos casos. Cuando surgen cerca del nivel freático local (p.ej. un rio, un arroyo) suelen estar fuertemente contaminadas con aguas superficiales y su quimismo puede cambiar. Los sumideros y conductos fumarólicos suelen tener incrustaciones minerales que incluyen compuestos sublimados y de reacción con las paredes de la roca. Estas incrustaciones son muy útiles para estudiar la química de zonas fumarólicas fósiles (i.e. actualmente no activas). Manantiales calientes. Son manantiales naturales donde el agua descarga en sumideros a alta temperatura (i.e. superior a la temperatura del cuerpo humano, 37°C; Pentecost et al., 2003) 35 . Representan las manifestaciones superficiales de un gran sistema hidrotermal. Las aguas calientes suelen tener alta concentración de elementos y estar sobresaturadas en muchos minerales. La interacción de los manantiales calientes con el suelo, la biosfera y las condiciones físico-químicas de la superficie generan gran cantidad de depósitos y estructuras. Los depósitos más comunes son los travertinos y los sinters. Los travertinos están constituidos por minerales de carbonato de calcio y suelen disponerse en forma de mantos. Existen dos grandes

Definiciones más detalladas y clasificaciones se tratarán en el Modulo II.

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tipos:

meteogénicos

termogénicos

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Los

travertinos

meteogénicos (o caliches) son productos de precipitado a partir de aguas frías y usualmente presentan actividad microbiana, fitoplancton y pedogénesis37. Debido a problemas en la clasificación, se recomienda usar el término depósitos salinos a este tipo de precipitados. Los travertinos termogénicos son rocas duras, laminadas, con texturas microscópicas coloidales, depositadas a partir de aguas calientes o hidrotermales que sufrieron una fuerte interacción con CO2 en subsuelo. Por supuesto, existe una gradación entre ambos depósitos: cerca de los sumideros se depositan los travertinos termogénicos y durante el escurrimiento y enfriamiento del agua en superficie, se forman los travertinos meteogénicos. Durante la exploración geotérmica es crucial discernir entre los mantos salinos por deposición de aguas superficiales (mucho más comunes y abundantes) de los travertinos termogénicos.

Mediante la datación de travertinos termogénicos por isotopos de carbono se puede inferir edad de los pulsos de actividad, temperatura del agua que los depositó y entender la evolución temporal y térmica el campo geotérmico.

Algunos autores los clasifican en tufas y travertinos, reservando el termino travertinos solo

a los que se originan a partir de aguas calientes o hidrotermales. Esta discriminación es muy útil para en análisis desde el punto de vista geotérmico. Sin embargo, la literatura no suele discriminar los términos y por tal motivo no se adoptó esta clasificación. 37

Pedogénesis: proceso de formación del suelo. A diferencia de una roca, el suelo es la

interface entre la geosfera (las rocas), la biosfera, la atmosfera y la hidrosfera.

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Por otro lado, los sinters son depósitos (i.e. precipitados) de sílice amorfa alrededor de manantiales calientes y géiseres de aguas cloruradas sódicas neutras y saturadas en sílice. La deposición está controlada por el enfriamiento del agua, la evaporación y la acción microbiana. La solubilidad de la sílice en agua esta dramáticamente controlada por la temperatura. Por lo tanto, el reconocimiento de depósitos de sinters antiguos durante la exploración geotérmica implica reconocer zonas donde a) se vertía agua a muy alta temperatura b) donde el fluido geotérmico asciende desde el reservorio a superficie con mucha facilidad y sin importantes estadios intermedios de mezcla y c) el outflow no está fuertemente apartado del upflow. Además, la presencia de sinters solo puede explicarse por aguas geotérmicas que en profundidad están a más de 180°C. La presencia de depósitos de sinters implica aguas geotérmicas a temperaturas mayores a 180°C y ascenso rápido y con relativa facilidad desde el reservorio hasta la superficie. Otros depósitos comunes relacionados a manantiales calientes son las piletas de lodo, los conos efusivos y las crestas fisurales de travertinos. Cuando los manantiales calientes interactúan con suelos desarrollados o muy arcillosos pueden formar piletas o géiseres de lodo. Las piletas de lodo se caracterizan por poco aporte de agua muy ácida y cuando el aporte de vapor de agua es importante, forma los volcanes de lodo. Por otro lado, las crestas fisurales de travertinos son

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lóbulos muy elongados, a menudo crestas, de composición salina o de travertinos. Pueden medir varios metros de altura y su crecimiento está controlado por fracturas en profundidad. Su eje de máxima longitud se corresponde con la traza de la fractura, que puede no estar expuesta en superficie. Estudios de sus inflexiones pueden resolver la variación del campo de esfuerzos en el tiempo y discriminar las familias de fracturas permeables. Química. Aunque la química de los fluidos y sus inferencias serán tratadas con detalle en el Modulo III, presentaremos las características básicas que están ligadas al desarrollo del modelo geológico del sistema. Existen dos grandes tipos de manantiales calientes: los ácidos sulfatados y los clorurados-alcalinos. Las principales características de los manantiales ácidos-sulfatados son 1) tienen bajo pH 2) se asocian la interacción de un conducto fumarólico con un acuífero somero 3) ocurren preferentemente en las laderas de los volcanes y mucho menos corrientemente en los valles 4) están frecuentemente asociados a fumarolas y piletas de lodo y 5) pueden vincularse a zonas de upflow. Por el contrario, los manantiales clorurados-alcalinos 1) tienen pH neutro a ligeramente básico 2) se asocian a zonas de outflow y 3) pueden estar asociados a sinters silíceos y géiseres. ¿Cómo determinar el tipo de manantial caliente en forma expeditiva?

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Durante el relevamiento en campo, los geólogos especializados en geotermia llevan en su mochila un termómetro, peachímetro y conductivímetro. Cuando se encuentran con un manantial, marcan el punto GPS, describen la geología local y miden las características fisicoquímicas básicas de las aguas. Una de ellas es el pH. Si el pH es neutro

ligeramente

básico,

son

manantiales

clorurados-sódicos, mientras que si el pH es muy acido (<4), se está en presencia de manantiales ácidos-sulfatados. Además, la salinidad de las aguas puede estimarse con una simple medición de conductividad. Estas mediciones son muy expeditivas y sirven como guía durante la exploración en campo. Sin embargo, hay muchas excepciones y las conclusiones relevantes deben realizarse a partir de un estudio geoquímico de detalle. Géiseres. Los géiseres son un tipo de manantial caliente que se diferencian por su significativa cantidad de vapor y por la forma en que descargan el agua. Se desarrollan por la acumulación de vapor de agua en cavidades rocosas a poca profundidad, en sistemas similares a las trampas de los baños. La sobrepresión del vapor en las cavidades vuelve inestable termodinámicamente a los géiseres y provoca la súbita expulsión del vapor y del agua en forma periódica. Los géiseres pueden expulsar el vapor y el agua líquida desde conos de eyección (géiseres cónicos) o desde piletas (geiseres tipo pileta).

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Control estructural. Las tasas de descarga de fluidos geotérmicos solo se explican por facturas que controlan la permeabilidad.

Todas

estas

manifestaciones

termales,

además

las

alteraciones hidrotermales, ocurren preferentemente en las terminaciones de las fallas individuales y donde múltiples fallas se intersectan. La alta densidad de fracturas causa la reapertura de los canales que conducen los fluidos geotérmicos, aun cuando son selladas por precipitación mineral y alteración de sus paredes rocosas. Esto explica que estas zonas estén activas durante largos periodos de tiempo y generen potentes mantos de alteración hidrotermal. Las manifestaciones geotérmicos que no están asociadas a fallas se las puede denominar como asistemáticas, aunque se piensa que podrían generarse por fallas ciegas (i.e. no aflorantes).

El oro, la geotermia y los sistemas hidrotermales A partir de datos de los datos presentados por Weissberg et al (1979) y Pirajno (2009) se realiza en siguiente razonamiento. La descarga de un pozo contiene 0,00004 ppm de Au, entonces 32*106g de Au está contenido en 800 km3 de agua de descarga (1 tonelada de agua es un m3). Dada una tasa de descarga natural de 1.6*106 kg/h que se midió

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en Wairakei, los 800 km3 de agua termal pasaran a través del sistema en 57 mil años (una edad muy corta, casi instantánea en sentido geológico, donde las rocas demoran millones de años en formarse). En 300.000 años un total de 4.200 km3 de agua circulara por el sistema. Al considerar tasas de depositación muy conservadoras, en ese tiempo se formaría un yacimiento de 168 toneladas de oro! Entonces, un sistema geotérmico de alta entalpía es la expresión superficial de un tipo de sistema hidrotermal: el sistema epitermal activos. Siempre a contramano, la dicotomía hombre-naturaleza: buscamos energías “verdes” donde la naturaleza genera los próximos objetivos de la explotación minera.

IV.2 Alteración Hidrotermal38

Un fluido hidrotermal se define como una solución acuosa muy caliente que contiene solutos que comúnmente precipitan a medida que se modifican sus propiedades en espacio y tiempo. Los fluidos hidrotermales son muy reactivos y produce cambios fisicoquímicos en las rocas por las que circula. Estos cambios son las alteraciones minerales.

Nota: en esta sección solo veremos los conceptos básicos sobre el tema. El análisis de las

variaciones espaciales y temporales y sus inferencias en la exploración geotérmica serán tratados en el ítem IV.4.

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El producto típico de la alteración hidrotermal son los minerales arcillosos, fibrosos y estables a condiciones de P y T menores a las de la roca original. Las zonas con intensa alteración hidrotermal sufren cambios en las propiedades

las

rocas,

alteran

densidad,

porosidad,

permeabilidad y modifican sus propiedades magnéticas y eléctricas, por lo que se pueden aplicar métodos geofísicos para determinar su presencia. Las zonas de alteración hidrotermal en superficie se caracterizan por ser blandas, inestables y susceptibles a erosión. Te imaginabas que… la precipitación por alteración hidrotermal es muy eficiente sellando las fracturas y puede inhabilitar la circulación de fluidos? Geotermómetros mineralógicos. Los minerales de alteración se forman a distintos rangos de temperatura y los más frecuentes se encuentran en la figura 4.1. Identificar estos minerales en superficie o en recortes de pozo es una buena aproximación a las condiciones de temperatura a la que se formaron. Por esto, se los denomina geotermómetros minerales.

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Figura 4.1. Lista de los geotermómetros minerales más frecuentes. Fuente: Hernán Barcelona.

¿Cuáles son los minerales que componen el reservorio y la capa sello en un sistema geotérmico? La figura 4.2 muestra una síntesis de estudios de alteración mineral en pozos profundos en tres campos geotérmicos muy distintos y de su observación se pueden sacar importantes conclusiones: 

Los reservorios se corresponden principalmente con epidota y en forma subordinada, wairakita, biotita, adularia y granate



La capa sello comúnmente corresponde a asociaciones con illita, clorita, esmectita y/o ceolitas

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Aunque estas relaciones son muy variables entre los distintos sistemas, es un criterio de base para la exploración geotérmica. Y en este sentido, es importante recordar que 

La epidota es un indicador de alta temperatura



La wairakita, adularia y en forma subordinada el cuarzo, pirita y calcita son indicadores de condiciones de permeabilidad

Un enfoque más completo para caracterizar la alteración mineral se enfoca en definir las asociaciones de minerales presentes y es muy útil el uso del concepto de zonación en la exploración geotérmica. Para más detalles, consulte el material complementario mc.IV.1_Alteración hidrotermal (6 páginas).

Figura 4.2. Geotermómetros mineralógicos en función de la profundidad en pozos de distintos sistemas geotérmicos. Los reservorios de estos sistemas

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geotérmicos se encuentran en los niveles verdes. La asociación Gt+Bio+Act corresponde a la alteración más intensa, denominada Potásica y común en sistemas porfíricos. Note la gran variación que puede haber dentro de un mismo campo geotérmico (el caso de Olkaria). La zona gris es cobertura superficial y rocas no alteradas. Datos obtenidos de Lagat, 2004, Cathelineau et al., 1983, y Rosenberg et al., 2009. Fuente: Hernán Barcelona.

IV.3 Inclusiones Fluidas39

Las inclusiones fluidas son pequeñas burbujas de fluidos

entrampadas dentro de un cristal durante su crecimiento y/o cristalización. Las inclusiones fluidas se obtienen de vetas mineralizadas en superficie o en recortes de perforaciones de pozo. Los principales aportes del estudio de inclusiones fluidas en exploración geotérmica son: 

Estimación temperatura en subsuelo y en algunos casos, la presión



Determinación de estadios y zonas ebullición en subsuelo y perdida de CO2 disuelto



Tipo de fluido hidrotermal (su salinidad)

Para mas información, se recomienda la lectura del material complementario

mc.IV.2_Inclusiones fluidas (5 páginas). 40

Son muy pequeñas. Su tamaño varía entre 1μm y 0.1 mm.

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

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Inferir sobre el origen de los fluidos, determinar de zonas de outflow, de upflow y patrones de circulación



Reconocer estadios previos del sistema y su actual evolución (i.e. si se está enfriando o calentando)



Es una excelente técnica para estudiar paleofluidos y comprender a los sistemas fósiles



La herramienta es más potente si se cuentan con varios pozos exploratorios

IV.4 Evidencias de la evolución espacial, temporal y térmica del sistema

La ubicación espacial de los manantiales calientes, fumarolas, geiseres, depósitos de travertinos y sinters, zonas de alteración hidrotermal e inclusiones fluidas junto con el entendimiento de la configuración geológica-estructural de una localidad se puede aplicar para determinar la evolución espacial, temporal y térmica de un sistema. Este enfoque, fundamental durante la exploración geotérmica, se presenta con un ejemplo en el material complementario mc.IV.3_Evidencias de la evolución espacial, temporal y térmica del sistema-un ejemplo (5 páginas).

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SÍNTESIS DE LA UNIDAD



Los travertinos termogénicos se pueden utilizar para determinar la edad de la actividad geotérmica y la temperatura del agua que los depositó.



Los sinters en superficie implican aguas geotérmicos a más de 180°C en profundidad



Todas las manifestaciones geotérmicos ocurren preferentemente en las terminaciones de fallas individuales o donde múltiples fallas se intersectan



Los sistemas geotérmicos son sistemas hidrotermales del tipo epitermal



Las zonas de alteración en superficie se caracterizan por ser blandas, inestables y susceptibles a erosión



La actividad hidrotermal es muy eficiente sellando fracturas y puede inhibir la circulación de fluidos



La epidota es un mineral que indica alta temperatura y se encuentra comúnmente en reservorios geotérmicos



La wairakita y adularia y en forma subordinada el cuarzo, pirita y calcita indican condiciones de buena permeabilidad



La capa sello esta comúnmente constituida por illita, clorita, esmectita y/o ceolitas

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

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Las inclusiones fluidas son pequeñas muestras del fluido geotérmico, actual o fósil



Con las inclusiones fluidas se puede estimar al temperatura en subsuelo, determinar zonas de ebullición, la salinidad del fluido hidrotermal



El estudio de inclusiones fluidas es una excelente técnica para estudiar paleofluidos y sistemas fósiles y/o la evolución continua de sistemas actuales

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Unidad V. Modelos Geológicos Conceptuales

Objetivos 

Establecer las principales características de los modelos geológicos conceptuales



Clasificar los sistemas geotérmicos



Determinar cuáles son sus principales controles

El texto a continuación está basado en el trabajo de Moeck (2014), que constituye la última actualización sobre los distintos tipos de modelos conceptuales de sistemas geotérmicos con fuerte énfasis en el contexto geológico-estructural. Se recomienda agendar el trabajo y tenerlo de referencia.

V.1 Criterios de clasificación geológicos-estructurales

El régimen térmico y el flujo calórico, el régimen hidrogeológico, la trayectoria de los flujos y su química, las fallas y fracturas, el campo de esfuerzos actual y las secuencias litológicas están todas controladas por la tectónica y son fundamentales para determinar el tipo de sistema geotérmico. En mayor o menor medida, todos estos elementos fueron

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tratados anteriormente. En esta instancia, combinaremos cada una de las características para caracterizar los distintos tipos de sistemas geotérmicos. Los sistemas geotérmicos se clasifican desde el punto de vista geológico

según:

ambiente

tectónico,

fuente

calor

(magmático-intrusivo o no magmático) y controles geológicos sobre mecanismos de transporte del calor, la forma de almacenamiento y la permeabilidad. En general, los sistemas geotérmicos se dividen en dos grupos según el tipo

transporte

calor:

dominados

por

convección

dominados por conducción. Los convección-dominados o activos (por su intensa dinámica de fluidos) están asociados a reservorios de alta entalpía, mientras que los conducción-dominados o pasivos están asociados a reservorios de baja entalpía. Ahora, ¿cuáles son las variables geológicas que condicionan el transporte de calor por convección o por conducción? Para que se produzca convección se necesitan dos condiciones: alta permeabilidad que permita la circulación y suficiente temperatura para motorizar el sistema. El control estructural tiene un efecto de primer orden sobre la permeabilidad y una alta permeabilidad permite altas velocidades de los fluidos. Un alto flujo térmico y una alta velocidad de los fluidos en

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condiciones de alta permeabilidad caracterizan a los sistemas convectivos. Magmatismo. Como el magmatismo es sinónimo de anomalía térmica superficial, un factor clave para definir sistemas es la presencia o ausencia de actividad ígnea 41 . La tectónica controla a la actividad ígnea y esta suele inducir tanto conducción como convección. Los sistemas convección-dominados necesitan cámaras magmáticas como fuente de calor, ya sea asociadas a volcanes o a cuerpos plutónicos graníticos. Alta pendiente. En terrenos con altas pendientes, la tasa de infiltración es alta y un gran volumen de agua superficial ingresa al circuito subsuperficial para fomentar sistemas convectivos. La carga hidráulica es importante en volcanes, pero también en montañas y en cuencas sedimentarias. Por lo tanto, la carga hidráulica es un factor importante en sistemas de alta y de baja entalpía. A modo de resumen: 

Convección-dominados. Tectónica activa, volcanismo activo, plutonismo joven (<3 Ma) y/o alto flujo térmico por tectónica extensional. Terreno moderado a montañoso que favorecen la

Existen dos formas para generar magmatismo o roca fundida. Una es arrastrar material de la

superficie hacia niveles profundos. Los materiales corticales funden cuando superan la isoterma de 700°C. Esto se da cuando litosfera oceánica se hunde debajo de la litosfera continental. La otra forma es a partir de una descompresión adiabática. Cuando la corteza se estira, se fractura y disminuye su espesor. Esto repercute en una menor presión bajo los materiales que están por debajo, por el manto.

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infiltración y aumentan el gradiente hidráulico. Están controlados por la actividad magmática en áreas volcánicas o fallas en ambientes extensionales o ambos. 

Conducción-dominados. Tienen recursos de media a baja entalpía. Están ubicados en márgenes pasivos y/o poca o nula actividad tectónica y volcanismo reciente. Flujo térmico normal a bajo. Fluidos tienen que descender más para alcanzar alta temperatura. Las fallas tienen un rol fundamental: pueden ser conductos o barreras a la circulación de los fluidos y pueden inducir la compartimentalización del sistema.

La figura 5.1 muestra la clasificación de los sistemas geotérmicos (azules y naranjas) y en los ítems posteriores se describirá los principales modelos conceptuales para cada tipo.

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Figura 5.1. Clasificación de los sistemas geotérmicos según factores geológicos estructurales. EGS= sistemas petrotermales; FPC=fajas plegadas y corridas, montañas. Fuente: Hernan Barcelona.

V.2 Sistemas asociados a volcanes activos



Composición del volcanismo se relaciona con el espesor de la corteza y condiciona la temperatura del reservorio42.



Volcanes emplazados en corteza gruesa tienen reservorios con temperaturas menores a los emplazados en corteza delgada.



¿En cuales ambiente tectónico se dan las distintas composiciones de lavas? Los basaltos en las dorsales oceánicas (p.ej. Islandia), los basaltos-andesitas en los arcos de isla (p.ej. Java) y las andesitas y dacitas en los arcos volcánicos continentales (p.ej. Sudamérica o Taiwán) y en colisiones continente-continente (p.ej. periferia sur de los Alpes).



La dinámica de la cámara magmática controla la anomalía térmica.



Comúnmente se separan en zona de upflow y zona de outflow (p.ej. en los arcos volcánicos en océanos43 como Java).

Aunque son comunes las excepciones.

i.e. arcos de isla o arcos islándicos.

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

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Las manifestaciones geotérmicas en volcanes sobre continentes (p.ej. Centroamérica y los Andes sudamericanos) pueden tener, todas, características de outflow.



El objetivo de exploración y explotación es la zona de upflow.



El gradiente térmico en zona de outflow típicamente se incrementa a poca profundidad y declina por debajo de la capa de flujo lateral, por lo tanto



los outflow constituyen reservorios secundarios (media y baja temperatura) que pueden aprovecharse con pequeñas plantas que funcionen con baja tasa de flujo.



Los manantiales típicos en outflow se asocian a depósitos de travertinos y temperaturas entre 40-100°C (pero no debe usarse al revés; si hay 60°C en manantiales no tiene por qué haber mucha temperatura en profundidad).



Las manifestaciones superficiales típicas en zona de upflow: los manantiales ácidos asociados a rocas alteradas y fumarolas.



Las rocas típicas de reservorio son las volcánicas (coladas lava o ignimbritas) y las sedimentarias.

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Figura 5.2. Configuración geológica-estructural típica de un sistema asociado a volcanes activos. En la figura se presenta un estratovolcán maduro.

V.3 Sistemas asociados a emplazamientos plutónicos



Común

márgenes

colisión

continente-continente

transformes

plumas

(p.ej.

mantélicas

los

(p.ej.

Alpes), sistema

geotérmico Los Geysers). 

Se diferencian de los sistemas volcánicos porque la anomalía térmica esta generada por los plutones (i.e. cuerpos ígneos generados por enfriamiento y cristalización del magma) y siempre se ubican por debajo de los 5 km de profundidad, mientras que en

88 88 88

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los volcánicos la anomalía térmica está representada por la cámara magmática que los alimenta. 

La escala de la fuente calórica tiene fuerte dependencia de la edad del cuerpo intrusivo o Plutón.



Los términos de magmatismo activo, reciente e inactivo se refiere a plutones menores a 500 años, entre 500 y 50.000 años y mayores a 50.000 años, respectivamente.



Si es a gran escala, el magmatismo inactivo o extinto puede generar importantes sistemas geotérmicos por su calor remanente o por generación de calor radiogénico44.



Tienen típicos depósitos travertinos al final de las zonas de outflow.



Las rocas de reservorio son volcánicas y sedimentarias.

Los niveles de condensado y el origen de las capas sello Por lo general, la zona de upflow consiste en una capa vapor-dominado por arriba de una capa líquido-dominado. En conjunto, configuran una capa de condensado y se asocian a muy altas temperaturas. La condición necesaria para la formación de capas de condensado es una baja permeabilidad en profundidad (menor a 0.04 mD) a la profundidad de limite vapor-agua en sistemas vapor-dominados. En este límite es

Calor generado por la desintegración radiactiva de elementos como el Torio o el Uranio. Estos

elementos se concentran comúnmente en los cuerpos ígneos.

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donde se desarrolla la capa sello, donde la alteración hidrotermal es máxima. Muchos autores piensan que la capa sello solo se forma por alteración hidrotermal intensa cuando se dan estas condiciones de borde. Y un ejemplo es el sistema geotérmico de Larderello. Esta corriente de pensamiento cree que las capas sello de origen netamente hidrotermal son una particularidad y que las capas sello

son generadas

comúnmente por una combinación de las propiedades intrínsecas de la roca original y la alteración pervasiva hidrotermal.

Figura 5.3. Configuración geológica-estructural típica de un sistema asociado a emplazamientos plutónicos. La secuencia sedimentaria adquiere un

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rol fundamental en el desarrollo del sistema. Si el terreno tiene zonas altas, en estas pueden desarrollarse fumarolas intensas. Fuente: Hernan Barcelona.

V.4 Sistemas extensionales amagmáticos



Un ejemplo de este tipo de sistemas es la parte norte de la Basin and Range.



La extensión cortical causa un aumento del flujo térmico.



Suelen estar asociado a fallas neotectónicas.



Carecen de magmatismo y son controlados por fallas o por zonas de acomodación de fallas.



En sistemas puramente controlados por fallas, la convección ocurre a lo largo de la falla y se combina con infiltración del agua meteórica a lo largo de la misma falla.



En sistemas controlados por acomodación de fallas, el fluido gotea de una falla a una capa permeable, donde se puede mover dentro de la zona de falla y ascender hasta la superficie.



Cuando los fluidos se apartan de la zona de ascenso, se mezclan con agua fría subsuperficial. Esto ocasiona que las aguas incrementen el contenido de bicarbonato y magnesio (típico de aguas meteóricas) y disminuya el contenido de B, sulfato y cloro (típica signatura geotérmica).

91 91 91

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

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El tiempo de circulación de las aguas está en el orden de los mil a 10 mil años.



mayoría

estos

sistemas

tienen

expresiones

superficiales. La exploración debe realizarse principalmente por métodos geofísicos. 

Cuando hay manifestaciones superficiales, son depósitos de travertinos y de sílice. No hay fluidos ácidos.



El flujo de fluidos a través de las fallas está muy controlado por el estado de esfuerzos de la corteza. El modelado numérico de fallas puede ayudar a discernir, de un patrón complejo de fracturas, cuales son favorables para la producción de energía geotérmica.



Las estructuras más favorables son las dilatacionales.



Se necesita identificar claramente los gradientes hidráulicos y el potencial patrón de circulación de fluidos.



El reservorio está constituido por rocas volcánicas, plutónicas o sedimentarias.



Algunos ejemplos son: Dixie Valley. Oeste Turquía, el rift africano o la cuenca de Rhine, Europa central.

92 92 92

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Figura

5.4.

Esquema

del

típico

sistema

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amagmático

ambiente

extensional (i.e. corteza que se estira y genera un incremento en el flujo térmico superficial). El sistema está fuertemente dominado por fallas. Note las trayectorias A (amarillo) y B (naranja). La trayectoria A indica infiltración por una gran falla normal, descenso del agua meteórica hasta una capa con alta permeabilidad donde el fluido se calienta y constituye un reservorio, migración lateral hasta encontrar fallas subverticales que facilitan el

ascenso a superficie y

la formación de las

manifestaciones superficiales. La trayectoria B (naranja) implica recarga, infiltración profunda y outflow siempre sobre una misma falla (de rumbo). (modificado de Moeck, 2014)

93 93 93

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V.5 Otros casos de estudio Los sistemas conductivos se asocian a recursos geotérmicos de baja entalpía y se localizan en basamentos, en cuencas o montañas (sensu lato) bajo un gradiente geotérmico normal. Se ubican en zonas alejadas de actividad tectónica intensa, magmatismo o volcanismo reciente. Por lo tanto, se caracterizan por tener reservorios a gran profundidad (>3.000 m). Existen tres tipos de sistemas conductivos: 

Sistemas petrotérmicos (o EGS, por enhanced geothermal system). Son sistemas con permeabilidad extremadamente baja, impermeables, y se los suele denominar sistemas de roca caliente (o HDR, por hot-dry rock). La fuente de calor la constituyen cuerpos graníticos45 con elevada producción de calor radiogénico que producen una anomalía térmica muy local. El reservorio se desarrolla mediante técnicas de estimulación, que consisten en fracturación de la roca, aumento de la superficie de contacto agua-roca y de la permeabilidad e inyección a presión de agua

superficial.

factor

fundamental

durante

exploración-desarrollo de estos sistemas es la determinación del campo de esfuerzo actual. Ej.: Soultz-sous-Foret en Francia.

Rocas con elevada producción de calor radiogénico (Torio y Uranio).

94 94 94

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

Sistemas

fajas

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plegadas

corridas

(cinturones

orogénicos). Transporte de calor por advección y por lo tanto, es muy importante determinar la carga hidráulica que controla la circulación de fluidos. Están constituidos por capas con alta permeabilidad en profundidad y fallas profundas que actúan de vínculo entre la superficie y el subsuelo. Rara vez están asociados a reservorios hidrotermales. Suelen formar manantiales calientes clorurados sódicos asociados a depósitos salinos ricos en carbonatos. 

Cuencas

sedimentarias

intracratónicas.

Son

grandes

acuíferos profundos a más de 3 mil metros de profundidad. Tienen alta porosidad y alta permeabilidad o alta porosidad y baja permeabilidad. Suelen estar vinculados a cuencas en las que se explota petróleo y por lo tanto, hay un gran conocimiento geológico-estructural de las mismas.

En particular, las intracratónicas, que son las ubicadas alejadas de los márgenes de placas y

en zonas con muy baja actividad tectónica y una historia de sedimentación muy extensa.

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Edición 2016

Bibliografía

Alhamid, M. I., Daud, Y., Surachman, A., Sugiyono, A., Aditya, H. B., & Mahlia, T. M. I. (2016). Potential of geothermal energy for electricity generation in Indonesia: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 53, 733-740. Arrowsmith, J. R. (2006). Active tectonics, tectonic geomorphology, and fault system dynamics: How geoinformatics can help. Geological Society of America Special Papers, 397, 131-139. Atkinson, B. K. (Ed.). (1987). Fracture mechanics of rock. Elsevier. Baba, A., & Sözbilir, H. (2012). Source of arsenic based on geological and hydrogeochemical properties of geothermal systems in Western Turkey.Chemical Geology, 334, 364-377. Bachèlery, P., Lénat, J. F., Di Muro, A., & Michon, L. (2016). Active Volcanoes of the Southwest Indian Ocean. Bense, V.F., Gleeson, T., Loveless, S.E., Bour, O. y Scibek, J. 2013. Fault zone hydrogeology. Earth- Science Reviews 127: 171-192. Bergerat, F., Sæmundsson, K., Fourel, L., & Angelier, J. (2013). Structure and activity of the geothermal field of Hvalfjörður (Iceland) from brittle tectonic, geothermal and paleostress analysis. Bulletin de la Société Géologique de France, 184(4-5), 451-465.

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

Best, M.G. y Christiansen, E.H. 2001. Igneous Petrology. Blackwell Science, 460 p., Oxford, Reino Unido. BLYTH, F. G. H. & FREITAS, M. H. de; 1998: Geología para ingenieros (Quinta Reimpresión). México (Compañía editorial Continental S.A.). Bonali, F. L., Corazzato, C., Bellotti, F., & Groppelli, G. (2016). Active Tectonics and Its Interactions with Copahue Volcano. In Copahue Volcano (pp. 23-45). Springer Berlin Heidelberg. Boyle, K., & Zoback, M. (2014). The Stress State of the Northwest Geysers,

California

Geothermal

Field,

and

Implications

for

Fault‐Controlled Fluid Flow. Bulletin of the Seismological Society of America. Branney, M. J., & Kokelaar, B. P. (2002). Pyroclastic density currents and the sedimentation of ignimbrites. Geological Society of London. Brehme, M., Moeck, I., Kamah, Y., Zimmermann, G., & Sauter, M. (2014). A hydrotectonic model of a geothermal reservoir–A study in Lahendong, Indonesia. Geothermics, 51, 228-239. Brogi, A., Capezzuoli, E., Buracchi, E., & Branca, M. (2012). Tectonic control

travertine

and

calcareous

tufa

deposition

low-temperature geothermal system (Sarteano, Central Italy). Journal of the Geological Society, 169(4), 461-476. Brogi, A., Capezzuoli, E., Liotta, D., & Meccheri, M. (2015). The Tuscan Nappe structures in the Monte Amiata geothermal area (central Italy): a review. Italian Journal of Geosciences, 134(2), 219-236. 97 97 97

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

Brogi, A., Liotta, D., Ruggieri, G., Capezzuoli, E., Meccheri, M., & Dini, A. (2016). An overview on the characteristics of geothermal carbonate reservoirs in southern Tuscany. Italian Journal of Geosciences, 135(1), 17-29. Brunner,

(2014). Hydrothermal

and

supercritical

water

processes (Vol. 5). Elsevier. Diaz, A. R., Kaya, E., & Zarrouk, S. J. (2016). Reinjection in geothermal fields− A worldwide review update. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 53, 105-162. Cas, R., & Wright, J. V. (2012). Volcanic successions modern and ancient: A geological approach to processes, products and successions. Springer Science & Business Media. Chambefort, I., Lewis, B., Wilson, C. J. N., Rae, A. J., Coutts, C., Bignall, G., & Ireland, T. R. (2014). Stratigraphy and structure of the Ngatamariki geothermal system from new zircon U–Pb geochronology: Implications for Taupo Volcanic Zone evolution. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 274, 51-70. Cole, J. W., Deering, C. D., Burt, R. M., Sewell, S., Shane, P. A. R., & Matthews, N. E. (2014). Okataina Volcanic Centre, Taupo Volcanic Zone, New Zealand: A review of volcanism and synchronous pluton development

active,

dominantly

silicic

caldera

system. Earth-Science Reviews, 128, 1-17.

98 98 98

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

Fagents, S. A., Gregg, T. K., & Lopes, R. M. (2013). Modeling volcanic processes: the physics and mathematics of volcanism. Cambridge University Press. Faulds, J. E., Coolbaugh, M. F., Benoit, D., Oppliger, G., Perkins, M., Moeck, I., & Drakos, P. (2010). Structural controls of geothermal activity in the northern Hot Springs Mountains, western Nevada: The tale of three geothermal systems (Brady’s, Desert Peak, and Desert Queen). Geothermal Resources Council Transactions, 34, 675-683. Faulds, J. E., & Hinz, N. H. (2015, April). Favorable tectonic and structural settings of geothermal systems in the Great Basin region, western USA: Proxies for discovering blind geothermal systems. In Proceedings

the

World

Geothermal

Congress,

Melbourne,

Australia (pp. 19-25). Fossen, H. (2010). Structural geology. Cambridge University Press. Franke, D. (2013). Rifting, lithosphere breakup and volcanism: Comparison of magma-poor and volcanic rifted margins. Marine and Petroleum geology, 43, 63-87. Freeze, R.A. y Cherry, J.A. 1979. Groundwater. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ 7632, 604p. Frezzotti, M. L. (2001). Silicate-melt inclusions in magmatic rocks: applications to petrology. Lithos, 55(1), 273-299. Gill, R. (2010). Igneous rocks and processes: a practical guide. John Wiley & Sons. 99 99 99

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

Giordano, G., Pinton, A., Cianfarra, P., Baez, W., Chiodi, A., Viramonte, J., ... & Groppelli, G. (2013). Structural control on geothermal circulation in the Cerro Tuzgle–Tocomar geothermal volcanic area (Puna plateau, Argentina). Journal of Volcanology and Geothermal Research, 249, 77-94. Gonnermann, H. M., & Manga, M. (2013). Dynamics of magma ascent in the volcanic conduit. Modeling Volcanic Processes: The physics and mathematics of volcanism, 55. Guglielmetti, L., Comina, C., Abdelfettah, Y., Schill, E., & Mandrone, G. (2013). Integration of 3D geological modeling and gravity surveys for geothermal prospection in an Alpine region. Tectonophysics, 608, 1025-1036. Halcon, R. M., Kaya, E., & Penarroyo, F. (2015). Resource Assessment Review

the

Daklan

Geothermal

Prospect,

Benguet,

Philippines. Resource, 19, 25. Haldar, S. K. (2012). Mineral exploration: principles and applications. Newnes. HOBBS, B.E. MEANS, W.D. & WILLIAMS, P.F. 1981:

Geología

estructural. XVI + 518 pp. Barcelona (Ediciones Omega). Hochstein, M. P., & Sudarman, S. (2015). Indonesian Volcanic Geothermal Systems. In Proc. World Geothermal Congress. Houwers, M. E., Heijnen, L. J., Becker, A., & Rijkers, R. (2015). A workflow for the estimation of fault zone permeability for geothermal 100 100 100

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

production: A general model applied on the ROER Valley Graben in the Netherlands. In Proceedings of the World Geothermal Congress (pp. 19-25). Jolie,

E.,

Moeck,

I.,

structural–geological

Faulds,

exploration

(2015).

fault-controlled

Quantitative geothermal

systems—A case study from the Basin-and-Range Province, Nevada (USA). Geothermics, 54, 54-67. Karabinos, P. (2012). Creating interactive 3-D block diagrams from geologic maps and cross-sections. Geological Society of America Special Papers, 492, 235-251. Kiryukhin, A. V., Kiryukhin, V. A., & Manuhin, Y. F. (2013). Hydrogeology

Volcanic

Regions

(in

Russian).

Nauka,

Saint-Petersburg, 2010. 395 p.-A book review by Zaltsberg E. Le Maitre, R. W. B., Dudek, P., Keller, A., Lameyre, J., Le Bas, J., Sabine, M. J., ... & Zanettin, A. R. (1989). A classification of igneous rocks and glossary of terms: Recommendations of the International Union of Geological Sciences, Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks (No. 552.3 CLA). International Union of Geological Sciences. Lockwood,

P.,

Hazlett,

(2013). Volcanoes:

global

perspectives. John Wiley & Sons. Lockwood, J. P. (2016). MP Poland, TJ Takahashi, and CM Landowski (eds): Characteristics of Hawaiian Volcanoes. Bulletin of Volcanology, 78, 1-2. 101 101 101

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

Marjoribanks, R. (2010). Geological methods in mineral exploration and mining. Springer Science & Business Media. McGuire, J. J., Lohman, R. B., Catchings, R. D., Rymer, M. J., & Goldman, M. R. (2015). Relationships among seismic velocity, metamorphism, and seismic and aseismic fault slip in the Salton Sea Geothermal Field region. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 120(4), 2600-2615. McNamara, D. D., Massiot, C., Lewis, B., & Wallis, I. C. (2015). Heterogeneity of structure and stress in the Rotokawa Geothermal Field, New Zealand.Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 120(2), 1243-1262. Meixner, J., Schill, E., Grimmer, J. C., Gaucher, E., Kohl, T., & Klingler, P. (2016). Structural control of geothermal reservoirs in extensional tectonic settings: an example from the Upper Rhine Graben. Journal of Structural Geology, 82, 1-15. Milicich, S. D., Clark, J. P., Wong, C., & Askari, M. (2016). A review of the

Kawerau

geothermal

field,

New

Zealand. Geothermics, 59,

252-265. Milicich, S. D., Wilson, C. J. N., Bignall, G., Pezaro, B., & Bardsley, C. (2013). Reconstructing the geological and structural history of an active geothermal field: A case study from New Zealand. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 262, 7-24.

102 102 102

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

Moeck, I. S. (2014). Catalog of geothermal play types based on geologic controls. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 37, 867-882. Moeck, I. S., Beardsmore, G., & Harvey, C. C. (2015). Cataloging Worldwide Developed Geothermal Systems by Geothermal Play Type. In Proceedings. Mortensen, A. (2013). Geological mapping in volcanic regions: Iceland as an example. Short Course on Conceptual Modelling of Geothermal Systems, organized by UNU-GTP and LaGeo, in Santa Tecla, El Salvador. Nicholson, K. (2012). Geothermal fluids: chemistry and exploration techniques. Springer Science & Business Media. Nukman, M., & Moeck, I. (2013). Structural controls on a geothermal system in the Tarutung Basin, north central Sumatra. Journal of Asian Earth Sciences, 74, 86-96. Pentecost, A., Jones, B., Renaut, R.W., 2003. What is a hot spring? Can. J. Earth Sci. 40, 1443– 1446. Petracchini, L., Scrocca, D., Spagnesi, S., & Minelli, F. (2015). 3D geological modeling to support the assessment of conventional and unconventional geothermal resources in the latium region (Central Italy). In World Geothermal Congress (pp. 19-25). Piochi, M., Kilburn, C. R. J., Di Vito, M. A., Mormone, A., Tramelli, A., Troise, C., & De Natale, G. (2014). The volcanic and geothermally 103 103 103

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

active Campi Flegrei caldera: an integrated multidisciplinary image of its buried structure. International Journal of Earth Sciences, 103(2), 401-421. Pirajno, F., 2009. Hydrothermal Processes and Mineral Systems. Springer Netherlands, 1250p. Robock, A. (2000). Volcanic eruptions and climate. Reviews of Geophysics,38(2), 191-219. Roedder, E., Bodnar, R.J., 1997. Fluid inclusion studies of hyŽ. drothermal ore deposits. In: Barnes, H.L. Ed. , Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits. Wiley, New York, pp. 657– 697. Rafferty, J. P. (2010). Plate Tectonics, Volcanoes, and Earthquakes. The Rosen Publishing Group. Raharjo, I. B., Allis, R. G., & Chapman, D. S. (2016). Volcano-hosted vapor-dominated

geothermal

systems

permeability

space.

Geothermics, 62, 22-32. Robb, L. (2013). Introduction to ore-forming processes. John Wiley & Sons. Rotonda, T., Cecconi, M., Silvestri, F., Tommasi, P., 2016. Volcanic Rocks and Soils. Proceedings of the international workshop on volcanic rocks and soils lacco ameno, ischia island, italy, 24–25 september 2016.

104 104 104

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

Rowland, J., Bardsley, C., Downs, D., Sepúlveda, F., Simmons, S., & Scholz, C. (2012, November). Tectonic controls on hydrothermal fluid flow in a rifting and migrating arc, Taupo Volcanic Zone, New Zealand. In 34th NZ Geothermal Conference. Rowland,

M.,

Duebendorfer,

M.,

Schiefelbein,

(2013). Structural analysis and synthesis: a laboratory course in structural geology. John Wiley & Sons. Saemundsson, K. (2014). Geothermal systems in global perspective. Exploration for Geothermal Resources, United Nations University. Santilano, A., Manzella, A., Gianelli, G., Donato, A., Gola, G., Nardini, I., ... & Botteghi, S. (2015). Convective, intrusive geothermal plays: what about tectonics?. Geothermal Energy Science, 3, 51-59. Sass, I., & Götz, A. E. (2012). Geothermal reservoir characterization: a thermofacies concept. Terra Nova, 24(2), 142-147. Sbrana, A., Fulignati, P., Marianelli, P., & Ciani, V. (2015). Mt. Amiata hydrothermal

system

(Italy):

geological

and

geothermal

modeling. Italian Journal of Geosciences, 134(2), 291-303. Şen, Z. (2014). Practical and applied hydrogeology. Elsevier. Sigurdsson, H., Houghton, B., McNutt, S., Rymer, H., & Stix, J. (Eds.). (2015).The encyclopedia of volcanoes. Elsevier. Siler, D. L., & Kennedy, B. M. (2016). Regional crustal-scale structures as conduits for deep geothermal upflow. Geothermics, 59, 27-37.

105 105 105

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

Siler, D. L., Mayhew, B., & Faulds, J. E. (2012). Three-dimensional geologic characterization of geothermal systems: Astor Pass, Nevada, USA. Geothermal Resources Council Transactions, 36, 783-786. Simkin, T., Tilling, R.I., Vogt, P.R., Kirby, S.H., Kimberly, P., Stewart, D.B., 2006. This Dynamic Planet e World Map of Volcanoes, Earthquakes, Impact Craters, and Plate Tectonics. U.S. Geol. Surv. Geol. Inv. Ser. Map I-2800 scale 1:30,000,000. Simmons, S. F., Brown, K. L., Browne, P. R., & Rowland, J. V. (2016). Gold and silver resources in Taupo Volcanic Zone geothermal systems. Geothermics, 59, 205-214. Simpson, M. P., & Bignall, G. (2016). Undeveloped high-enthalpy geothermal

fields

the

Taupo

Volcanic

Zone,

New

Zealand. Geothermics, 59, 325-346. Sorby, H.C., 1858. On the microscopic structure of crystals, indicating the origin of minerals and rocks. Quart. J. Geol. Soc. London 14, 453–500. Stein, S., & Wysession, M. (2009). An introduction to seismology, earthquakes, and earth structure. John Wiley & Sons. Soumyajit, M., & Fodor, L. (2015). Atlas of Structural Geology. Tardani, D., Reich, M., Roulleau, E., Takahata, N., Sano, Y., Pérez-Flores, P., ... & Arancibia, G. (2016). Exploring the structural controls on helium, nitrogen and carbon isotope signatures in

106 106 106

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

hydrothermal fluids along an intra-arc fault system. Geochimica et Cosmochimica Acta, 184, 193-211. Tassi, F., Vaselli, O., & Caselli, A. T. (Eds.). (2015). Copahue Volcano. Springer. Tsuchiya, N., Asanuma, N., Okamoto, A., Sakaguchi, K., Hirano, N., Kizaki, A., & Watanabe, N. (2015). Fundamental study for beyond brittle geothermal reservoirs. In Proceedings, World Geothermal Congress. Van den Kerkhof, F., Hein, U., 2001. Fluid inclusion petrography. Ž. Lithos 55, 27–47. van der Meer, F., Hecker, C., van Ruitenbeek, F., van der Werff, H., de Wijkerslooth, C., & Wechsler, C. (2014). Geologic remote sensing for geothermal exploration: A review. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 33, 255-269. Vignaroli, G., Pinton, A., De Benedetti, A. A., Giordano, G., Rossetti, F., Soligo, M., & Berardi, G. (2013). Structural compartmentalisation of a geothermal

system,

the

Torre

Alfina

field

(central

Italy).

Tectonophysics, 608, 482-498. Vitale, S., & Isaia, R. (2014). Fractures and faults in volcanic rocks (Campi

Flegrei,

southern

Italy):

insight

into

volcano-tectonic

processes. International Journal of Earth Sciences, 103(3), 801-819.

107 107 107

Curso básico en exploración geotérmica para la integración regional

Edición 2016

Walker, R. J., Holdsworth, R. E., Armitage, P. J., & Faulkner, D. R. (2013).

Fault

zone

permeability

structure

evolution

basalts. Geology, 41(1), 59-62. Wang, G., Li, K., Wen, D., Lin, W., Lin, L., Liu, Z., ... & Wang, W. (2013, February).

Assessment

Proceedings,

Thirty–Eighth

geothermal Workshop

resources on

Geothermal

China.

Reservoir

Engineering, Stanford University, Stanford, California, Febuary (pp. 11-13). Weissberg BG, Browne PRL, Seward TM (1979) Ore metals in active geothermal

systems.

In:

Barnes

(ed)

Geochemistry

hydrothermal ore deposits. John Wiley & Sons, New York, pp 738–780 Whitmeyer, S. J. (Ed.). (2012). Google Earth and virtual visualizations in geoscience education and research (Vol. 492). Geological Society of America. Wilson, C. J., & Rowland, J. V. (2016). The volcanic, magmatic and tectonic setting of the Taupo Volcanic Zone, New Zealand, reviewed from a geothermal perspective. Geothermics, 59, 168-187. Yanagi, T. (2011). Arc Volcano of Japan: Generation of Continental Crust from the Mantle (Vol. 136). Springer.

108 108 108