Desarrollo y aplicación de nuevos métodos avanzados en geoquímica de fluidos y alteración hidrotermal para la exploración de sistemas geotérmicos

Número de proyecto

P09

Título de proyecto

Desarrollo y aplicación de nuevos métodos avanzados en geoquímica de fluidos y alteración hidrotermal para la exploración de sistemas geotérmicos

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollo e innovación de técnicas de exploración

Responsable de proyecto

Edgar Rolando Santoyo Gutiérrez

Institución

Instituto de Energías Renovables, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM

Instituciones y/o empresas asociadas

Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM

Centro de Geociencias, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM

Universidad Autónoma del Estado de Morelos, UAEM

Servicio Geológico Británico

Universidad de Mangalore, India

Instituto de Geociencias, España

Museo Nacional de Ciencia, España

Antecedentes y justificación

La energía geotérmica ha resurgido nuevamente como una fuente de energía renovable inmensa, promisoria y limpia para la generación de electricidad y otros usos directos, ante el grave problema mundial del agotamiento de las reservas del petróleo (MIT, 2006; Tester et al., 2007; Goldstein et al., 2011). Dentro de este escenario energético y emergente, México ha alcanzado un importante desarrollo tecnológico a través de la exploración y explotación de sus sistemas hidrotermales con una capacidad actual instalada de electricidad de 958 MWe y una perspectiva de crecimiento pronosticada al 2015 de 1,115 MWe (Bertani, 2012). La capacidad instalada y los pronósticos de crecimiento han sido respaldados a partir de la explotación de sus principales campos geotérmicos: Cerro Prieto en Baja California (720 MWe); Los Azufres en Michoacán (188 MWe); Los Humeros en Puebla; (40 MWe) y Las Tres Vírgenes en Baja California (10 MWe), así como en los programas de crecimiento proyectados en éstos, incluyendo el campo geotérmico de Cerritos Colorado (antes denominado La Primavera) en el Estado de Jalisco y otras zonas promisorias, tales como: San Marcos, en Jalisco, el Volcán Ceboruco, en Nayarit, Laguna Salada en Baja California, Acoculco y Las Derrumbadas en Puebla, Los Negritos, en Michoacán, San Antonio El Bravo y Maguarichic en Chihuahua, Aguacaliente, El Centavito y Santispac en Baja California Sur, Santiago Papasquiaro en Durango, Pathé, en Hidalgo (Hiriart et al., 2011).

Aunada a esta capacidad y tomando como base estudios previos de prospección reportados en la literatura, se tienen identificado a lo largo del territorio entre 1,380 y 2,361 sitios hidrotermales promisorios con temperaturas superiores a los 30°C (Torres-Rodríguez et al., 1993; Torres-Rodríguez, 2000; Iglesias et al., 2011; Ordaz Méndez et al., 2011). Sumado a este potencial de sistemas hidrotermales y considerando la explotación futura de los sistemas geotérmicos promisorios de roca seca caliente (teóricamente también abundantes en el país), México cuenta con recursos geoenergéticos inmensos para incrementar la producción de energía eléctrica en el futuro, así como para explotar otro tipo de aplicaciones de los recursos geotérmicos en otros usos directos (Gutiérrez-Negrín et al., 2010; Lorenzo-Pulido et al., 2011).

Muchas de estas zonas geotérmicas, que han sido preliminarmente evaluadas por la Comisión Federal de Electricidad (CFE), muestran manifestaciones termales superficiales, evidenciadas por la presencia de manantiales calientes, fumarolas, géiseres, lodos hirvientes, etc.

Estimaciones preliminares sobre el potencial geotérmico disponible en estas zonas, y sus reservas probadas y probables, han sido calculadas mediante estudios geotermométricos y modelos volumétricos (Ordaz-Méndez et al., 2011). Estos esfuerzos de prospección de sitios promisorios, al recaer sobre estimaciones de temperaturas indirectas inferidas de geotermómetros y simulaciones Monte Carlo, se ven afectadas significativamente por la problemática que exhiben la mayoría de los geotermómetros químicos (solutos y gases) tradicionalmente usados en estudios de exploración. Esto último debido principalmente a las fuentes de error, incertidumbres y discrepancias inherentes de estas herramientas, las cuales han sido estudiadas ampliamente por: Verma & Santoyo (1997); Arnórsson (2000); Díaz-González et al., 2008; Santoyo & Díaz-González, 2010, entre otros. Estos problemas de incertidumbre pueden tener repercusiones técnicas y económicas importantes en la exploración y explotación de sistemas geotérmicos.

Considerando estos problemas, investigadores del IER-UNAM (antes CIE-UNAM) han propuesto nuevas ecuaciones mejoradas de geotermómetros de solutos a partir de la aplicación de métodos geoquimiométricos y modelos computacionales basados en Redes Neuronales Artificiales. Estas nuevas herramientas geotermométricas han mostrado proveer sistemáticamente predicciones de temperaturas de fondo de sistemas geotérmicos mucho más confiables y realistas, y estar en concordancia con temperaturas medidas en pozos o con temperaturas estabilizadas de formación.

Por lo tanto, es de interés para las Geociencias, y sobre todo muy pertinente para la industria geotérmica nacional, el desarrollar y aplicar nuevas ecuaciones geotermométricas con el objeto de evaluar nuevamente el potencial de los recursos geotérmicos disponibles en el país, en términos de sus temperaturas de fondo probables, para con ello ayudar a crear un nuevo mapa actualizado de los recursos geotérmicos de México.

Adicionalmente a estos requerimientos, existen otras zonas geotérmicas en donde no obstante que existen anomalías de flujo de calor presentes en regiones de vulcanismo reciente, presentan la desventaja de no evidenciar manifestaciones superficiales, lo que hace difícil su prospección mediante métodos geoquímicos convencionales (Arnórsson et al., 2006). A este tipo de sistemas se les ha referido en algunos trabajos como “sistemas geotérmicos ocultos” (Klusman et al., 2000; Lewicki y Olderburg, 2004, 2005). Dado que estos sistemas presentan características geoenergéticas atractivas, se ha establecido como reto científico y tecnológico en este proyecto específico del CEMIE-Geotérmico, el desarrollo de nuevas metodologías geoquímicas mejoradas, confiables y precisas con el objeto de que puedan aplicarse con éxito en la prospección de este tipo de sistemas geotérmicos, que pudieran estar relacionados con la presencia de los sistemas de roca seca caliente.

Desde el punto de vista del aprovechamiento de los recursos geotérmicos en México, la localización de los sistemas geotérmicos que actualmente se explotan en forma comercial, ha sido generalmente guiada por estudios de geoquímica tradicionales basados en métodos geoquímicos convencionales relacionados con la composición química e isotópica de los fluidos producidos en manifestaciones de calor geotérmico superficiales (manantiales termales, fumarolas, alteración hidrotermal de rocas, etc.). Sin embargo, la posible existencia de sistemas geotérmicos “ocultos” en nuestro país, plantea la necesidad de realizar estudios de exploración en nuevos sitios promisorios a través de nuevos métodos geoquímicos no-convencionales, entre ellos los propuestos en el presente proyecto (p. ej., De la Cruz-Martínez y Castillo-Hernández, 1987).

La presencia de anomalías de flujo de calor y extensas regiones de vulcanismo reciente (p. ej., en el CVM), motiva a realizar estos proyectos de investigación aplicada para desarrollar y aplicar nuevas herramientas geoquímicas que permitan detectar y dimensionar confiablemente estos sistemas. Entre los nuevos métodos y estudios geoquímicos no-convencionales con posibilidades de desarrollo y aplicación se encuentran:

  • el monitoreo del flujo de gases (CO2, H2S y CH4) en suelos usando técnicas de medición con analizadores de gases por infrarrojo acoplados a cámaras de acumulación (IRGA) y estaciones de monitoreo continuo de flujo de CO2 con equipos de Eddy Covarianza (EC),
  • el análisis del comportamiento geoquímico de la composición de elementos traza (p. ej., tierras raras y metales) presentes en fluidos y rocas de sistemas geotérmicos, y
  • la medición de la susceptibilidad magnética de rocas volcánicas y otras propiedades roca-magnéticas para la identificación de zonas de rocas alteradas hidrotermalmente.

En el caso del monitoreo de flujo de gases (1), existen trabajos que describen el estudio de gases mayoritarios (p. ej., CO2, H2S y NH3) o traza (p. ej., CH4, Rn-222, y Hg) presentes en pozos y fumarolas de sistemas geotérmicos, los cuales han sido usados para estimar cuantitativamente sus niveles de concentración y distribución espacial (p. ej., Balcazar et al., 1991; Santoyo et al., 1991; Chiodini et al., 1998; Cardellini et al., 2003). Las concentraciones de gases y sus flujos pueden ser también usadas para: (i) localizar zonas de alta permeabilidad en la superficie asociadas con sistemas geotérmicos; (ii) identificar regiones geotérmicas con gradientes térmicos anómalos; y (iii) detectar sistemas geotérmicos “ocultos” (que no presentan manifestaciones geotérmicas superficiales), a través de mediciones de concentraciones anómalas de gases en suelos.

En este último contexto (iii), Lewicki y Oldenburg (2004 y 2005) concentraron sus esfuerzos para la determinación del flujo de CO2 en suelos, debido fundamentalmente a que: (a) el CO2 es considerado gas mayoritario de la fase gaseosa presente en fluidos geotérmicos (al constituir más del 90 %); (b) el CO2 tiende a migrar hacia la superficie debido a su baja solubilidad en agua; y (c) a que el CO2 puede ser analizado con alta sensibilidad mediante una variedad de instrumentos de medición, muchos de ellos portátiles y de bajo costo.

Klusman et al. (2000) sugieren que para fines de una prospección geotérmica además de considerar al flujo de CO2 se pueda analizar otro tipo flujos de gases (p. ej., H2S y CH4) para evitar que procesos microbiológicos existentes en el suelo interfieran en sus mediciones. El CO2 y el CH4 se relacionan por medio de la reacción de Fischer-Tropsch y debido a que la constante de equilibrio de esta reacción depende de la temperatura, ésta ha sido propuesta como geotermómetro de gases para la predicción de las temperaturas de fondo (Santoyo et al., 1991). El metano (CH4) puede ser producido y consumido por el suelo, dependiendo de condiciones microbiológicas o estacionales, lo que podría diferenciar su origen geotérmico.

Por lo anteriormente expuesto, la determinación del flujo de CO2, H2S y CH4 podría constituir una nueva herramienta geoquímica útil para explorar sistemas geotérmicos (hidrotermales y de roca seca caliente), sobre todo en aquellos en donde no existen manifestaciones con evidencias de flujo de fluidos y calor en la superficie. Sin embargo, para una aplicación exitosa de esta herramienta se requiere:

  • Mediciones confiables del flujo de CO2 y demás gases usando técnicas de alta sensibilidad para su detección en un amplio intervalo de concentración (ppb a ppm), entre los cuales se tienen a los analizadores de gases por infrarrojo acoplados a cámaras de acumulación (IRGA) y a los equipos Eddy covarianza: Lewicki et al (2003); Lewicki y Oldenburg (2005) y Lewicki et al. (2005);
  • Programas de monitoreo sistemático en zonas geotérmicas en donde se presenten variaciones importantes en el flujo y concentraciones analíticamente detectables de estos gases; y
  • Una caracterización y diferenciación de los gases que son producidos por procesos microbiológicos para evitar problemas de interferencia. Con este criterio, se deben planear campañas de muestreo para realizar mediciones de CO2 (y otros gases) con el objeto de establecer la concentración de fondo (local), es decir, las concentraciones típicas del sitio de estudio derivadas de los procesos microbiológicos presentes en el suelo, así como las producidas del intercambio de gases con la atmósfera.

En el caso de los estudios de geoquímica de elementos traza (2), y en particular de la determinación de la composición química de Tierras Raras (TR) o lantánidos en sistemas geológicos, ésta ha sido adoptada como una herramienta geoquímica tradicional para la interpretación de procesos geológicos, nucleares y ambientales (Henderson, 1984). El conocimiento de sus abundancias químicas ha permitido inferir el origen de rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias (Rollinson, 1993). Debido a que las TR son elementos metálicos que están presentes en bajas concentraciones en la mayoría de los minerales, sus abundancias relativas pueden reflejar la interacción de propiedades químicas únicas con diversos procesos geoquímicos que dominan en el manto superior y en la corteza terrestre.

La aplicación de la determinación y seguimiento químico de las TR y elementos traza en fluidos hidrotermales ha sido preliminarmente explorada en el estudio de procesos de alteración hidrotermal en sistemas geotérmicos activos de alta temperatura.

Las primeras investigaciones sobre la geoquímica hidrotermal de las TR y de algunos elementos traza (p. ej., Al3+, F-, Fe2+ y Fe3+) fueron conducidas por Michard et al. (1983); Michard y Albaréde (1986); y Michard (1989). En estos estudios se determinó el contenido de algunos elementos de las TR (Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er y Yb) en fluidos hidrotermales producidos en ambientes geológicos continentales y de origen submarino. Los resultados indicaron concentraciones muy bajas de TR mucho menores que las composiciones de TR encontradas en las rocas del mismo sistema. Las concentraciones mayores de TR fueron encontradas en fluidos ácidos, independientemente del tipo de roca y de la temperatura. Anomalías positivas de Eu fueron encontradas en soluciones cloruradas de alta temperatura. La influencia de complejos aniónicos de SO42-, HCO3-, o F- parecen también tener efectos importantes sobre el transporte de las TR desde la roca hacia el fluido circulante.

Kikawada et al. (1993) sugirieron que fluidos con altas concentraciones de Al y Fe podrían revelar concentraciones altas de las TR en fluidos hidrotermales de origen ácido. El pH del fluido sigue siendo un factor dominante sobre la composición de las TR, la cual suele ser mayor para fluidos ácidos en comparación con aguas neutras.

Por otra parte, Lewis et al. (1997 y 1998) realizaron varios estudios en donde evaluaron la composición de las TR en rocas frescas y alteradas, y en fluidos producidos en el campo geotérmico de Yellowstone National Park en USA. Los resultados sugirieron que las concentraciones y abundancias relativas de las TR en los fluidos dependen de: (i) la abundancia y distribución en las rocas; y (ii) la estabilidad de las fases minerales primarias y secundarias con respecto a la temperatura y a la química de los fluidos que circulan.

La mayoría de los estudios disponibles en la literatura coinciden en indicar que bajo condiciones geotérmicas de presión y temperatura, un gran número de reacciones químicas pueden acompañar el fraccionamiento de las TR (Lewis et al., 1998; Banks et al., 1999). La interacción roca-fluido parece inducir procesos relativos de enriquecimiento de los elementos más pesados de TR (Gd-Lu) con anomalías de Ce y Eu (Banks et al., 1999).

A pesar del avance mostrado en el estudio de la geoquímica acuosa de elementos traza (TR, iónicos y metálicos) en fluidos geotérmicos y su relación con los procesos de interacción roca-fluido y alteración hidrotermal, los resultados obtenidos demuestran estar todavía en una etapa inicial, ya que no se ha logrado dilucidar los mecanismos responsables del transporte o la movilidad de estos elementos y su deposición en el subsuelo. Estudios detallados sobre la evaluación del potencial iónico, el nivel de especiación química de estos elementos traza y su solubilidad en soluciones acuosas hidrotermales requiere ser por lo tanto examinados. Aún más, conviene citar que este tipo de estudios previos han sido ya realizados en fluidos procedentes de campos geotérmicos de varias partes del mundo (p. ej., USA, Nueva Zelanda, Italia, Francia, Islandia, Japón, entre otros). En México, la situación es diferente ya que, a la fecha, en ningún campo geotérmico existen antecedentes de estudios encaminados a la detección y evaluación del comportamiento de estos elementos traza. Evidentemente, esto ha sido debido a la falta de infraestructura analítica por disponer metodologías analíticas confiables y de alta sensibilidad que permitan separar estos elementos y alcanzar límites de detección requeridos por los niveles de concentración presentes en fluidos geotérmicos. La importancia de usar la geoquímica acuosa de las TR como nuevos trazadores naturales en la prospección de campos geotérmicos ha sido recientemente retomada por varios autores (p. ej., Sanada et al., 2006; Hongo et al., 2007; Möller et al., 2009; Peiffer et al., 2011), no obstante de reconocer que se debe hacer un esfuerzo importante hacia el desarrollo de metodologías analíticas mejoradas que permitan determinar confiablemente su contenido en niveles traza (Verma y Santoyo, 2007).

Finalmente en el caso de la medición de la susceptibilidad magnética de rocas volcánicas y otras propiedades roca-magnéticas para la identificación de zonas de rocas alteradas hidrotermalmente (3), se dice que los fluidos producidos en los sistemas geotérmicos pueden alcanzar la superficie de la Tierra a través de fallas, fracturas, brechas y fisuras, y que éstos interaccionan con las rocas superficiales y en el subsuelo. Algunos minerales primarios presentes en las rocas se vuelven inestables como resultado de los procesos de interacción fluido-roca. Debido a esta inestabilidad, alcanzan un nuevo estado de equilibrio entre los minerales y los fluidos mediante la disolución de minerales primarios y la precipitación de nuevas fases, conocidas como minerales secundarios o hidrotermales. En un sistema geotérmico, el tipo, la concentración y la distribución de los minerales hidrotermales están controlados por la temperatura, la composición química de los minerales primarios y los fluidos (especialmente el pH), la textura y permeabilidad de la roca, la duración de la interacción agua-roca, y la cinética de los procesos de alteración (Browne, 1984).

Por lo tanto, la intensidad de la alteración hidrotermal y la abundancia de los minerales presentes proporcionan información muy valiosa sobre el historial térmico de un sistema geotérmico. La distribución de una zona de minerales de alteración provee información sobre la dimensión del sistema geotérmico, sobre la naturaleza de los procesos de interacción fluido-roca y las condiciones térmicas dominantes en la profundidad, todos estos aspectos de gran importancia durante la etapa de exploración geotérmica.

El estudio de los minerales formados por procesos de alteración hidrotermal en las rocas, puede también ayudar a determinar parámetros geo-hidrológicos del sistema, localizar posibles zonas productoras, así como identificar cambios en el historial térmico de los sistemas hidrotermales (Browne, 1970, Reyes, 1990, Patrier et al., 1996). Es muy importante mencionar que el magnetismo mineral investiga la mineralogía magnética inherente de las rocas y los parámetros magnéticos (p. ej., la susceptibilidad magnética) que son independientes del campo magnético de la Tierra. La susceptibilidad magnética es el grado de magnetización de un material, en respuesta a un campo magnético. Debido a la interacción de rocas volcánicas con fluidos hidrotermales, los minerales magnéticos, así como otros minerales primarios con valores apreciables de susceptibilidad magnética, serán alterados a minerales de valores relativamente más bajos de susceptibilidad magnética (Hunt et al., 1995; Thompson y Oldfield, 1986).

En general, se espera que los valores de susceptibilidad magnética de las rocas volcánicas alteradas sean mucho más bajos comparados con los valores de rocas volcánicas frescas u originales. Por esta propiedad, la susceptibilidad magnética de las rocas volcánicas puede ser considerada como un buen indicador para la identificación de las rocas alteradas hidrotermalmente. Esta observación se considera verdadera sólo si no hay variación significativa en la litología (mineralogía) de las rocas originales en la zona de estudio. En este contexto, la susceptibilidad magnética de rocas volcánicas superficiales o subsuperficiales, podría constituir una herramienta útil en estudios de identificación de rocas volcánicas hidrotermalmente alteradas, zonas de alteración y de la relación entre abundancia de minerales magnéticos y la alteración hidrotermal.

Existen estudios previos que han demostrado que este parámetro es de gran importancia en la estimación de la concentración de los minerales magnéticos y la caracterización de varios procesos geológicos (Somayajulu et al., 1975; Thompson y Oldfield, 1986; Narayana et al., 1991; Pandarinath y Narayana, 1991; Oldfield, 1991; Walden et al., 1999; Shankar y Pandarinath, 2008).

Estudios de susceptibilidad magnética de suelos formados sobre rocas basálticas de alta susceptibilidad magnética, indican que la susceptibilidad magnética del suelo disminuye debido a la transformación de magnetita a hematita producto de los procesos pedogénicos (Lu et al., 2008). Los estudios de Townley et al. (2007) han indicado que la alteración hidrotermal de rocas volcánicas afecta las propiedades magnéticas de rocas, y que la alteración de la mineralogía original resulta en un incremento en el contenido de hematina, un mineral con bajos valores de susceptibilidad magnética. De manera similar, Murakami (2007) ha estudiado la susceptibilidad magnética de rocas alteradas hidrotermalmente en el depósito epitermal de oro en Hishikari, Kyushu SO, Japón, en donde reporta valores de susceptibilidad magnética significativamente bajos en rocas alteradas hidrotermalmente, esto en comparación con los valores de las rocas frescas (no alteradas).

La explicación de estos resultados, en particular, se atribuye al remplazo completo de magnetita (de alta susceptibilidad magnética) por hematita (de menor susceptibilidad magnética). Con base en estos estudios, Murakami (2007) sugirió que la susceptibilidad magnética puede ser una valiosa herramienta de exploración para evaluar el potencial de mineralización asociado a zonas de alteración hidrotermal.

Existen diversos estudios sobre mineralogía hidrotermal y geoquímica de sistemas geotérmicos de México (p. ej., Cathelineau et al., 1985; Prol-Ledesma and Brown, 1989; Prol-Ledesma, 1998; Torres-Alvarado y Satir, 1998; Torres-Alvarado, 2000; Torres-Alvarado, 2002; Vega-Marquez et al., 2001; González-Partida et al., 2005; Izquierdo et al., 2005; Pandarinath et al., 2006 y 2008; Montalvo et al., 2008; Canet et al., 2008) y algunos reportados a nivel mundial (p. ej., Keith y Melvin, 1984). Sin embargo, la literatura revela que no existen estudios sobre la aplicación de la susceptibilidad magnética en la identificación de rocas volcánicas alteradas hidrotermalmente en áreas de sistemas geotérmicos de México, y cabe mencionar que son pocos los trabajos de este tipo realizados en otras partes del mundo.

En resumen, el desarrollo y la aplicación de nuevos métodos avanzados de geoquímica de fluidos y alteración hidrotermal como nuevas herramientas no-convencionales está claramente fundamentada y por lo tanto ofrece la posibilidad de proponer y conducir un proyecto específico innovador de investigación aplicada para su futura utilización en la exploración de sistemas geotérmicos (hidrotermales y de roca seca caliente). Dentro de este contexto se propone desarrollar los 3 métodos descritos en la sección anterior, es decir, (1) el monitoreo de flujo de gases (CO2, H2S y CH4) en suelos usando técnicas de medición basadas en cámaras de acumulación con sensores de infrarrojo (IRGA) y equipos de Eddy covarianza (EC); (2) el análisis del comportamiento geoquímico de la composición de elementos traza; y (3) la medición de la susceptibilidad magnética de rocas volcánicas y otras propiedades roca-magnéticas.

Justificación del proyecto

No obstante que México ha alcanzado un importante desarrollo tecnológico en la explotación de sus sistemas hidrotermales (convectivos) para la producción de electricidad, en el gobierno actual existe la perspectiva de crecimiento en el futuro por aprovechar aún más los recursos geoenergéticos disponibles en su territorio, a través de la exploración y explotación de nuevas zonas hidrotermales y de los sistemas promisorios de roca seca caliente. Ante este escenario, se requieren nuevos métodos o herramientas geoquímicas más confiables y eficientes para llevar a cabo estudios de exploración y explotación de estos sistemas geoenergéticos. Por lo tanto es necesario desarrollar nuevas metodologías geoquímicas, que aunadas a las existentes y en conjunto con los estudios geológicos y geofísicos, contribuyan a la creación de un mapa más realista de los recursos geotérmicos de México, desde el punto de vista de la composición de fluidos, las temperaturas directas e indirectas, los gradientes térmicos y los flujos de calor.

Dentro de este contexto, la presente propuesta de proyecto ha sido enfocada hacia el desarrollo y aplicación de nuevos métodos geoquímicos de fluidos y de alteración hidrotermal para la prospección de sistemas geotérmicos promisorios de México.

La primera parte del proyecto será orientada a revaluar las temperaturas de fondo de zonas geotérmicas del país ya estudiadas, a través del uso de nuevas metodologías geotermométricas mejoradas y bases de datos geoquímicos existentes para redefinir la distribución espacial de temperaturas en estos sitios.

La segunda parte del proyecto constituye una innovación de carácter científico con repercusiones tecnológicas, que plantea el desarrollo y la aplicación de nuevos métodos geoquímicos de fluidos (basados en el monitoreo de gases y la composición de elementos traza) y de alteración hidrotermal (fundamentado en la determinación de propiedades de la susceptibilidad magnética de rocas) para buscar identificar anomalías térmicas asociadas con la presencia de sistemas geotérmicos “ocultos”. Este tipo de metodologías no-convencionales no se han utilizado a la fecha en programas de exploración geotérmica de México. Estos nuevos métodos geoquímicos a desarrollar serán primeramente evaluados para su calibración y validación experimental en algún campo geotérmico de México en etapa de explotación (p. ej., Los Azufres, Mich. o Los Humeros, Pue.). Subsecuentemente los nuevos métodos geoquímicos a desarrollar serán aplicados para identificar su uso potencial en estudios de exploración de nuevas zonas geotérmicas promisorias localizadas en el Cinturón Volcánico Mexicano, CVM (p. ej., Acoculco, en Puebla; o El Ceboruco, en Nayarit).

La presente propuesta se trata de un proyecto multidisciplinario e interinstitucional, con la participación de investigadores de reconocido prestigio nacional e internacional, y con una amplia experiencia en el área de Geotermia, principalmente de Geoquímica.

Objetivos y metas

Desarrollar y aplicar nuevos métodos geoquímicos de fluidos y de alteración hidrotermal (susceptibilidad magnética de rocas y otras propiedades roca-magnéticas) para la prospección de sistemas geotérmicos promisorios (hidrotermales y de roca seca caliente) con el objeto de contribuir a la creación del Mapa Nacional de Recursos Geotérmicos de México.

Objetivos específicos y metas

  • Realizar nuevos estudios geoquímicos convencionales para la revaluación de temperaturas geotermométricas de zonas geotérmicas del país ya evaluadas mediante el uso de bases de datos geoquímicos ya existentes y nuevos geotermómetros de solutos y gases.
  • Desarrollar y calibrar nuevos métodos geoquímicos de fluidos basados en la determinación de las concentraciones de CO2, H2S y CH4 provenientes de suelos mediante técnicas de monitoreo de flujo de gases por sensores de infrarrojo acoplados en cámaras de acumulación (IRGA) y estaciones de monitoreo continuo con equipos Eddy Covarianza.
  • Desarrollar y calibrar nuevos métodos geoquímicos fundamentados en el muestreo y la caracterización cuantitativa de la composición química de elementos traza (principalmente de lantánidos o tierras raras, REE) en muestras de fluidos y rocas colectadas en sistemas geotérmicos.
  • Caracterizar química y mineralógicamente muestras de rocas volcánicas provenientes de los campos geotérmicos y nuevas zonas geotérmicas promisorias a estudiar.
  • Desarrollar y calibrar metodologías instrumentales para la medición de la susceptibilidad magnética y otros parámetros de propiedades magnéticas de rocas (a saber, magnetización remanente anhistérica; magnetización remanente isotérmica; y magnetización remanente isotérmica de saturación).
  • Aplicar integralmente los nuevos métodos geoquímicos no-convencionales en estudios de prospección geotérmica de la nueva zona promisoria de Acoculco, Puebla.

Número de proyecto

P09

Título de proyecto

Desarrollo y aplicación de nuevos métodos avanzados en geoquímica de fluidos y alteración hidrotermal para la exploración de sistemas geotérmicos

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollo e innovación de técnicas de exploración

Responsable de proyecto

Edgar Rolando Santoyo Gutiérrez

Institución

Instituto de Energías Renovables, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM

Instituciones y/o empresas asociadas

Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM

Centro de Geociencias, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM

Universidad Autónoma del Estado de Morelos, UAEM

Servicio Geológico Británico

Universidad de Mangalore, India

Instituto de Geociencias, España

Museo Nacional de Ciencia, España