Campaña intensiva de exploración geotérmica de las cuencas Wagner, Consag, Delfín, Guaymas y Alarcón del sistema de rifts del golfo de California

Número de proyecto

P03

Título de proyecto

Campaña intensiva de exploración geotérmica de las cuencas Wagner, Consag, Delfín, Guaymas y Alarcón del sistema de rifts del Golfo de California

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollo e innovación de técnicas de exploración

Responsable de proyecto

Antonio González Fernández

Institución

Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, CICESE

Instituciones y/o empresas asociadas

Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego

Antecedentes y justificación

La valoración del estado térmico de la península de Baja California y en especial el Golfo de California es un problema de importancia estratégica para México ya que son áreas con anomalías geotérmicas importantes. Estas son producto del adelgazamiento de la corteza continental por la apertura del Golfo de California. El proceso inició durante el Mioceno Medio y Tardío y aún continúa. El proceso de adelgazamiento va acompañado del emplazamiento de magmas gabroicos que ascienden desde cámaras magmáticas profundas asociadas con la generación de nueva corteza oceánica en algunas partes del área. La rápida sedimentación, en especial en la parte norte del área, de material clástico, además, provee de las condiciones ideales para el desarrollo de sistemas geotérmicos.

Considérese el caso del Campo Geotérmico de Cerro Prieto en el estado de Baja California. Este campo ha generado más de 90,000 GWh de electricidad desde el inicio de su operación en 1973 hasta el 2002. Este campo es el principal productor de electricidad en el país y el tercero en el mundo. La fuente de calor que sostiene la producción del Campo Cerro Prieto es una anomalía térmica regional que se prolonga hacia el SE a lo largo de la frontera entre las placas de Pacífico y Norte-América: el sistema de rifts del Golfo de California. Este sistema rift consiste de una serie de centros de dispersión y fallas transformes que se conectan hacia el sur (en la boca del Golfo de California) con el rift oceánico de la Cordillera del Este del Pacífico (East Pacific Rise). Hacia el norte, el sistema rift del Golfo de California se conecta con el sistema de fallas transformes de San Andrés.

La parte central y sur del golfo está caracterizado por cuencas estrechas con poca sedimentación, conectadas por un arreglo bien desarrollado de fallas transformes. El proceso de ruptura en estas cuencas es facilitado por la advección de calor por el emplazamiento de cuerpos intrusivos y la formación de nuevo piso oceánico. Las cuencas del norte del golfo, por otra parte, están fuertemente dominadas por sedimentación. Otra diferencia importante es que en la parte norte el proceso de ruptura aún es incipiente y no se encuentra tan desarrollado como en las cuencas del sur.

Previamente se realizaron algunos estudios preliminares en el área del Golfo de California con resultados de interés en geotermia. Por ejemplo, Mercado (1990, 1993) observó chimeneas descargando agua a temperaturas de 350oC cerca de la boca del golfo. Suárez (2000) reporta estudios anteriores de Grijalva (1986) donde se indica que la Cuenca Wagner pudiera ser un campo geotérmico de gran magnitud, con un potencial energético de 100 a 500 veces mayor que el campo geotérmico de Cerro Prieto.

Tanto el limite de la placa como los centros de dispersión y fallas transformes asociadas han sido ampliamente estudiados en la zona de la Cuenca de Guaymas (por ejemplo DSDP Leg 64, Lonsdale y Becker, 1985) utilizando diversos métodos que incluyen: batimetría, sísmica, micro-sismicidad y enjambres de sismos, perfiles de sísmica de reflexión, perforación y flujo de calor. Estos últimos estudios han sido particularmente detallados e indican que el flujo de calor es irregular, pero sistemáticamente muy alto en los centros de dispersión. En comparación, el flujo de calor del fondo marino adyacente a los centros de dispersión es moderadamente alto. La exploración con vehículos sumergibles de operación remota (ROV) ha confirmado la existencia de actividad hidrotermal y depósitos en varias localidades de la cuenca de Guaymas. El efecto de esta actividad hidrotermal en la sección de sedimentos es muy importante; en los centros de dispersión de la cuenca de Guaymas se han registrado anomalías térmicas de 293.3 mW/m2 a 1.2 W/m2. Esto sugiere que sedimentos muy jóvenes y, por lo tanto, enterrados someramente, han sido rápidamente calentados alcanzando altas temperaturas. Más hacia el norte, las cuencas de Tiburón, Wagner y Altar fueron estudiadas de manera extensiva durante los años 80 por PEP-PEMEX utilizando un arreglo denso de líneas sísmicas de reflexión así como pozos exploratorios perforados en el lecho marino y en el continente. Las temperaturas de fondo de estos pozos indican que el gradiente geotérmico en diversas localidades puede exceder los 50 ?C/km, lo que corresponde a valores de flujo de calor de 100-110 mW/m2 (Contreras et al., 2011).

Objetivos y metas

El objetivo de esta propuesta es la de realizar una campaña intensiva de exploración geotérmica del Sistema Rift del Golfo de California y su plataforma continental para conocer mejor el potencial geotérmico de la región. Para esto se utilizará la nueva plataforma de exploración de CICESE, el buque oceanográfico Alpha Helix, se adquirirán datos de flujo de calor, método magnetotelúrico (MT) y electromagnético con fuente controlada (CSEM),sísmica de reflexión y refracción, magnetometría, batimetría monohaz y multihaz, hidrogeoquímica y tomas de sedimentos y rocas volcánicas del fondo marino con draga y nucleador. Adicionalmente, se hará un estudio en tierra de sismicidad y se tomarán muestras de agua en manantiales costreros.

Las nuevas mediciones derivadas de este proyecto incrementarán substancialmente la resolución espacial de bases de datos existentes. La meta de este proyecto es obtener una imagen clara de la distribución de flujos de calor y gradientes térmicos en zonas de interés del sistema rifts del Golfo de California. Se adquirirán datos de cuerpos ígneos específicos ya identificados en campañas de exploración previas y se construirán modelos detallados de su estructura y de su evolución térmica.

Con estos datos se generarán mapas de áreas con mejores posibilidades de recursos geotérmicos, y se obtendrán modelos de inversión de la estructura conductiva y modelos del estado térmico de éstos. Para ello hemos integrado un equipo internacional de investigadores y estudiantes de los centros de investigación más prestigiosos de México y Estados Unidos: CICESE y Scripps Institution of Ocenography-UCSD.

Al mismo tiempo, este proyecto buscará respuesta a las siguientes preguntas:

  • ¿Cual es la pérdida de calor por conducción y convección en las cuencas del Golfo de California fuertemente dominadas por sedimentación, al sur del campo geotérmico de Cerro Prieto?
  • ¿Cual es la cantidad de calor liberada por los intrusivos ígneos (sills) es esas cuencas y cual es su estado térmico actual?
  • ¿Cuanto calor producen los sistemas de fallas transformes a lo largo del sistema de rift del Golfo de California?
  • ¿Cuanto calor es transportado a la superficie por los campos volcánicos distribuidos a lo largo del Golfo de California?

Número de proyecto

P03

Título de proyecto

Campaña intensiva de exploración geotérmica de las cuencas Wagner, Consag, Delfín, Guaymas y Alarcón del sistema de rifts del Golfo de California

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollo e innovación de técnicas de exploración

Responsable de proyecto

Antonio González Fernández

Institución

Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, CICESE

Instituciones y/o empresas asociadas

Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego