Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Disciplina: | geologia |
| Título: | Caracterización del sistema geotermal de Valle del Cura, San Juan |
| Título alternativo: | Characterization of the Valle del Cura geothermal system, San Juan |
| Autor: | Barcelona, Hernán |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Lugar de trabajo: | Instituto de Geocronología y Geología Isotópica (INGEIS)
|
| Publicación en la Web: | 2017-04-28 |
| Fecha de defensa: | 2015-04-17 |
| Fecha en portada: | 2015 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Geológicas |
| Departamento Docente: | Departamento de Geología |
| Director: | Favetto, Alicia |
| Director Asistente: | Ostera, Héctor |
| Jurado: | Coira, Beatriz; Aragón, Eugenio; Rapalini, Augusto |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | SISTEMA GEOTERMAL; SEGMENTO DE SUBDUCCION SUBHORIZONTAL; GEOQUIMICA DE FLUIDOS PROFUNDOS; MAGNETOTELURICA; VALLE DEL CURA; CORDILLERA FRONTALGEOTHERMICS; FLAT-SLAB GEOTHERMAL PLAY; DEEP FLUID GEOCHEMISTRY; MAGNETOTELLURICS; VALLE DEL CURA; FRONTAL CORDILLERA |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5699_Barcelona |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n5699_Barcelona.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n5699_Barcelona |
| Ubicación: | GEO 005699 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Barcelona, Hernán. (2015). Caracterización del sistema geotermal de Valle del Cura, San Juan. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5699_Barcelona |
Resumen:
Esta Tesis se enfoca en las manifestaciones geotermales del Valle del Cura, ubicado a los 29,5°S y 69,5°O en la Cordillera Frontal de los Andes y sobre el segmento de subducciónsubhorizontal pampeano-chileno. Se realizó un estudio de prospección geotérmica que incluyómétodos geofísicos (especialmente magnetotelúrica), análisis de la composición química eisotópica de fluidos (fase liquida y gaseosa), modelado geoquímico de los fluidos termalesprofundos, mediciones de gases en suelos, dataciones radiocarbono, análisis morfoestructural ygeomorfológico, litoestratigráfico mediante testigos de pozos y de isotermas locales. Se pudocaracterizar los reservorios, zona de recarga y surgencia, tipo de fluidos, procesos profundos ycontroles principales y con los resultados integrados al contexto geológico-estructural seconfeccionó un modelo conceptual de un sistema geotermal que incluyo su variabilidad espacialy clasificación. Los fluidos termales en Valle del Cura son de origen meteórico y el principalaporte proviene del deshielo (según δ18O, δD y Tritio). Las zonas de recarga tienen un fuertecontrol estructural-litoestratigráfico y la infiltración puede ser somera o hasta niveles basales dela cuenca (anomalía conductiva identificada a 5 km de profundidad infiere la presencia desalmueras), activando un sistema de circulación profunda conductivo-dominado. El reservorioestá constituido por rocas volcaniclásticas del Grupo Choiyoi, es del tipo líquido-dominado y sutemperatura alcanza los 180°C y hacia el sur de Despoblados experimenta un incremento en suprofundidad, en la fugacidad de CO2 y una disminución de la permeabilidad. Los modelosmagnetotelúricos muestran imágenes de la geometría de las zonas de surgencia: están controladaspor estructuras permeables enraizadas en la corteza que actúan como conductos de circulación defluidos termales profundos hasta niveles superficiales fríos. Durante el ascenso, los fluidostermales interactúan con acuíferos someros saturados en componentes atmosféricas a partir deprocesos de mezcla, dilución y precipitación de fases minerales (más intensamente en Gollete y Bañitos). Los fluidos termales que alcanzan la superficie descargan aguas cloruradas sódicas conpH neutro y forman manantiales, suelos calcretizados y terrazas de travertino. Los manantialesestán comúnmente asociados a intensa emanación de gases (principalmente CO2; mayor a 96%) y sedestaca la ausencia de vapor de agua (por enfriamiento conductivo durante el ascenso) y deespecies acidas en general (p.ej. H2S). Se propone la existencia de una anomalía térmica que activala convección local, posiblemente vinculada a cuerpos subvolcánicos recientes con característicassimilares a los emplazados en Despoblados durante el Cuaternario. La magnitud del flujo de CO2,de He y de actividad de Rn es consistente con sistemas convectivos-volcánicos. Además, el aportede CO2 magmático al sistema geotermal fue confirmado con las composiciones isotópicas del Carbono y del Helio de las manifestaciones termales de Valle del Cura (δ13C ~-6‰ vs. PDB y R/Ra~1,45). La permeabilidad efectiva y el gradiente térmico local controlan selectivamente eldominio de la convección térmica sobre la conducción térmica de las áreas termales estudiadas. La dinámica del sistema es más intensa en Despoblados (mayor complejidad estructural, relacióne interacción fluido-roca, temperatura del reservorio y aguas menos evolucionadas, con menorshift de δ18O y un reservorio más superficial) que en Gollete y Bañitos. El área de Bañitos esconsiderada una posición distal del sistema convectivo y no se descartan celdas de circulación defluidos parcialmente compartimentalizadas por los lineamientos N120° del basamento. Lascaracterísticas químicas de los fluidos termales y del reservorio son típicas de un sistemageotermal evolucionado –maduro- y consistentes con un cuerpo magmático desgasado queoriginó la anomalía térmica. La neotectónica regional moderada asegura un ambiente geológicoestructuraly magmático suficientemente activo para imponer una evolución del sistemageotermal mediante pulsos de actividad. Como conclusión, el sistema geotermal de Valle del Curaestá caracterizado por a) una leve anomalía térmica local que vigoriza una convección tenuesobreimpuesta al sistema termal conductivo-dominado, b) reservorios de media a alta entalpía,líquido-dominados y por debajo de los 800 m de profundidad y c) una dinámica modulada por lapermeabilidad efectiva y por la cercanía a la anomalía térmica, con mayor intensidad en Despoblados y que se atenúa hacia el sur. En general, se comprobó que un sistema de fallasenraizados en niveles corticales medios que favorecen la infiltración de agua en profundidadsumado a pequeñas anomalías térmicas vinculadas a la actividad magmática modulada por laneotectónica pueden generar sistemas hidrotermales profundos y sistemas geotermales de altaentalpía. Por consiguiente, el ejemplo del sistema geotermal de Valle del Cura fuerza a reevaluarel potencial geotérmico de los segmentos de subducción subhorizontal actuales, hasta el momentoconsiderado de baja entalpía-conducción-dominados, y abre nuevas perspectivas en laexploración de estos recursos a lo largo de los Andes en zonas previamente desestimadas.
Abstract:
This thesis focuses on the geothermal manifestations of the Valle del Cura, located at 29.5°Sand 69.5°W, on the Cordillera Frontal and on the Pampean-Chilean flat-slab subduction segment. A study of geothermal exploration including geophysical methods (especially magnetotellurics),analysis of the chemical and isotopic composition of fluids (liquid and gaseous phases),geochemical modeling of the deep thermal fluids, measurements of soil flux gases, radiocarbondating, and morphostructural, geomorphological and lithostratigraphic analysis of core samplesand local isotherms was carried out. The reservoirs, refilling and upwelling areas, type of fluids,deep processes and key controls were characterized. The results were constrained by thegeological-structural framework, and then a conceptual model of a geothermal system thatincluded its spatial variability and classification was made. It was concluded that the thermalfluids in Valle del Cura are of meteoric origin and that the main contribution comes from thawing (according to δ18O, δD and tritium). The recharging areas have a strong structurallithostratigraphiccontrol and infiltration may be shallow or up to the basal levels of the basin (theconductive anomaly identified at a depth of 5 km allows inferring the presence of brines),activating a conductive-dominated deep circulation system. The reservoir consists ofvolcaniclastic rocks of the Choiyoi Group, is of the liquid-dominated type and its temperaturereaches 180°C. South of Despoblados, it experiences an increase in its depth and in the CO2fugacity and a decrease in permeability. The magnetotelluric models show images of the geometryof the upwelling zones that indicate that they are controlled by permeable structures rooted in thecortex which act as a circulation conduit of deep thermal fluids to cold surface levels. During theascent, the thermal fluids interact with shallow aquifers saturated in atmospheric componentsfrom mixing, dilution and precipitation processes of mineral phases (more intensely in Golleteand Bañitos). The thermal fluids that reach the surface discharge sodium-chloride waters withneutral pH and form springs, calcretized soils and travertine terraces. The springs are commonlyassociated with intense emission of gases (mainly CO2; higher than 96%) and characterized by the absenceof steam (by conductive cooling during the ascent) and generally acid species (e.g. H2S). Thereseems to exist a thermal anomaly that slightly activates local convection, possibly linked to recentsubvolcanic bodies with characteristics similar to those located in Despoblados during the Quaternary period. The magnitude of the CO2 and He flux and Rn activity is consistent withconvective-volcanic systems. In addition, the contribution of magmatic CO2 to the geothermalsystem was confirmed with the isotopic compositions of carbon and helium thermalmanifestations of Valle del Cura (δ13C ~-6‰ vs. PDB and R/Ra ~ 1.45). The effective permeability and the local thermal gradient selectively control the convectivedomainover the conductive-domain of the thermal areas studied. The dynamics of the system ismore intense in Despoblados (greater structural complexity, fluid-rock relationship andinteraction, temperature of the reservoir and less evolved water, lower δ18O shift and a moresurface reservoir) than in Gollete and Bañitos. The area of Bañitos is considered a distal positionof the slightly convective system. In addition, cells of fluid circulation partiallycompartmentalized by the N120° lineaments of the basement cannot be discarded. The chemicalcharacteristics of the thermal fluid and the reservoir are typical of an evolved -i.e. maturegeothermalsystem and consistent with a degassed magmatic body that originated the thermalanomaly. The moderate regional neotectonics ensures a geological-structural and magmaticenvironment sufficiently active to impose an evolution of the geothermal system using pulses ofactivity. In conclusion, the geothermal system of Valle del Cura is characterized by: a) a mildlocal thermal anomaly that invigorates a convection overimposed to the conductive-dominatedcirculation system, b) reservoirs of medium to high enthalpy, liquid-dominated and below 800 mdepth, and c) dynamics modulated by the effective permeability and proximity to the thermalanomaly, with greater intensity in Despoblados, which decreases to the south. In general, it wasshown that a system of failures rooted in crust levels that favor the infiltration of water in depth,together with small thermal anomalies related to the magmatic activity modulated by theneotectonics, can generate deep hydrothermal systems and high-enthalpy geothermal systems. Accordingly, the example of the geothermal system of Valle del Cura forces to re-evaluate thegeothermal potential of the current flat-slab subduction segments, so far considered of lowenthalpy and conductive-dominated, and opens up new perspectives in the exploration of theseresources throughout the Andes in previously ignored areas.
Citación:
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Barcelona, Hernán. (2015). Caracterización del sistema geotermal de Valle del Cura, San Juan. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5699_Barcelona
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Barcelona, Hernán. "Caracterización del sistema geotermal de Valle del Cura, San Juan". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2015.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5699_Barcelona
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