BOLETIN N° 058- GEODINAMICA E INGENIERIA GEOLOGICA

Caracterizacin y Evaluacindel Potencial Geotrmico dela Regin Moquegua

Direccin de Geologa Ambientaly Riesgo Geolgico

Equipo de Investigacin:

Vicentina Cruz Pauccara (Geoqumica de uidos geotrmicos)Vctor Vargas Rodrguez (Geotermia)Lourdes Cacya Dueas (Geologa Regional)

INGEMMET, Boletn Serie C: Geodinmica e Ingeniera GeolgicaN 58

Lima, Per2014

INGEMMET, Boletn Serie C: Geodinmica e Ingeniera Geolgica

N 58

Derechos Reservados. Prohibida su reproduccin

INGEMMET

Presidencia del Consejo Directivo: Susana Vilca

Secretaria General: Elizabeth Ramos

Comit Editor: Susana Vilca, Lionel Fdel, Pedro Navarro,

Jorge Chira, Roco Morris

Direccin encargada del estudio: Direccin de Geologa Ambiental y Riesgo

Geolgico

Unidad encargada de edicin: Unidad de Relaciones Institucionales

Correccin Geocientfica: Enrique Lima

Correccin gramatical y de estilo: Mara Obregn

Diagramacin: A&M Soluciones Tecnolgicas

Fotografa de la cartula: Manifestaciones Geotermales

Hecho el Depsito Legal en la Biblioteca Nacional del Per N 2014-10163

ISSN 1560-9928

Publicacin disponible en libre acceso en la pgina web (www.ingemmet.gob.pe). La

utilizacin, traduccin y creacin de obras derivadas de la presente publicacin estn

autorizadas, a condicin de que se cite la fuente original ya sea contenida en medio

impreso o digital (GEOCATMIN - http://geocatmin.ingemmet.gob.pe).

Los trminos empleados en esta publicacin y la presentacin de los datos que en ella

aparecen son de exclusiva responsabilidad del equipo de investigacin.

Referencia bibliogrfica

Cruz, V., Vargas, V. & Cacya, L. (2014) - Caracterizacin y evaluacin del potencial

geotrmico de la regin Moquegua. INGEMMET, Boletn, Serie C: Geodinmica e

Ingeniera Geolgica, 58, 155 p., 2 mapas.

Razn Social: Instituto Geolgico, Minero y Metalrgico (INGEMMET)

Domicilio: Av. Canad N 1470, San Borja, Lima, Per

Primera Edicin, INGEMMET 2014

Se termin de imprimir el 25 de agosto del ao 2014 en los talleres de INGEMMET

Contenido

RESUMEN ..................................................................................................................................................................................... 1

CAPTULO I ................................................................................................................................................................................... 3GENERALIDADES .................................................................................................................................................................. 3

CAPTULO II ................................................................................................................................................................................. 11METODOLOGA ..................................................................................................................................................................... 11

CAPTULO III ............................................................................................................................................................................... 17CARACTERIZACIN DE LAS ZONAS GEOTERMALES ....................................................................................................... 17

CAPTULO IV .............................................................................................................................................................................. 135MAPA GEOTRMICO DE LA REGIN MOQUEGUA ............................................................................................................ 135

CONCLUSIONES ........................................................................................................................................................................ 141

BIBLIOGRAFA ............................................................................................................................................................................ 143

ANEXO N. 01 ............................................................................................................................................................................. 149FOTOS DE MANIFESTACIONES GEOTERMALES EN LA REGIN MOQUEGUA .............................................................. 149

ANEXO N. 02 ............................................................................................................................................................................. 161INVENTARIO DE MANIFESTACIONES GEOTERMALES EN LA ZONA GEOTERMAL DE TITIRE-PUENTE BELLO .......... 161

ANEXO N. 03 ............................................................................................................................................................................. 162INVENTARIO DE MANIFESTACIONES GEOTERMALES EN LA ZONA GEOTERMAL DE JESS MARA, TOLAPALCA,CALASAYA ........................................................................................................................................................................... 162

ANEXO N. 04 ............................................................................................................................................................................. 163INVENTARIO DE MANIFESTACIONES GEOTERMALES EN LA ZONA GEOTERMAL DE CALACOA ................................ 163

ANEXO N. 05 ............................................................................................................................................................................. 165INVENTARIO DE MANIFESTACIONES GEOTERMALES EN LA ZONA GEOTERMAL DE ULLUCN ................................ 165

ANEXO N. 06 ............................................................................................................................................................................. 167INVENTARIO DE MANIFESTACIONES GEOTERMALES EN LA ZONA GEOTERMAL DE UBINAS .................................... 167

Boletn N 58 Serie C - INGEMMET Direccin de Geologa Ambiental y Riesgo Geolgico

RESUMEN

El presente boletn muestra los resultados de la evaluacin delpotencial geotrmico de la regin Moquegua, as como lacaracterizacin de seis zonas geotermales promisorias. Dichoscampos se encuentran localizados por encima de los 4000 m. s. n.m., con manifestaciones geotermales como fuentes termales,emanaciones gaseosas y fumarolas. Asimismo se ha estimado elpotencial geotrmico para cada una de estas zonas.

El potencial geotrmico en la regin Moquegua esta relacionadoal proceso de subduccin de la placa de Nazca debajo de laSudamericana, originando actividad magmtica y flujos de calor alo largo del flanco oeste de los Andes peruanos. Donde lastemperaturas registradas en las manifestaciones geotermales varanentre 30 y 90 C, en algunos casos se midieron valores superiores.Asimismo, la estimacin de la temperatura de los fluidos calculadosmediante geotermmetros qumicos en los reservorios de lossistemas geotermales llegan a superar los 200 C. Las altastemperaturas se deben principalmente, a la existencia de fuentesde calor (cmaras magmticas) que pueden estar en contacto conacuferos profundos; o que a travs de estructuras profundastransmiten el calor hacia la superficie, incrementado la temperaturade las aguas de acuferos superficiales. La mayora de la fuentestermales en esta regin tienen un origen juvenil (sea magmtico ovolcnico).

En la regin se tienen registrados 25 centros volcnicos, destacandopor su actividad reciente los volcanes Huaynaputina, Ticsani yUbinas ste ltimo considerado como el volcn ms activo delPer por su reciente actividad desde el 2006. La ubicacin de loscentros volcnicos tienen un control estructural regional NE-SO,asimismo se ha podido identificar que muchas de las manifestacionesgeotermales estn asociadas a este control. Los fenmenosvolcnicos y estructurales han originado que las rocas volcnicasy el basamento estn fuertemente fracturados, factor que controlala recarga, circulacin y descarga de los fluidos geotrmicos, seadesde zonas profundas o superficiales.

En la regin Moquegua, las aguas geotermales presentantemperaturas entre 30 C a 90 C, la conductividad elctrica llegaa valores superiores a los 30.0 mS/cm, y el pH presenta valoresque varan entre 6 a 9. Los caudales mximos individuales superanlos 30 L/min, mientras que grupos de fuentes en conjunto, como lasde Titire-Puente Bello superan los 300 L/min. Muchas de estasmanifestaciones emiten gases como H2S y CO2. El tipo de aguapredominante es clorurada sdica.

La caracterizacin geoqumica de las zonas geotermales en laregin se realiz a travs del estudio de las aguas termales, cuyosresultados qumicos fueron interpretados mediante el uso dediferentes diagramas hidrogeoqumicos, clasificando a las aguascomo cloruradas sdicas (Cl-Na), tipo de agua caracterstico defluidos de reservorios geotermales de elevadas temperaturas.Adems es un indicativo que las aguas termales estn estrechamenterelacionadas a la presencia de rocas silicatadas en el reservoriodonde tiene lugar la circulacin, atribuyndose la concentracin desolutos a las reacciones de intercambio agua-roca.

Las aguas termales en su mayora presentan boro (B) en sucomposicin qumica, mediante el diagrama binario boro-cloruroB-Cl se observ que las aguas presentan elevada proporcinqumica B/Cl, lo que indicara que las aguas circulan en nivelesprofundos a travs de rocas sedimentarias marinas, posiblementede alta porosidad y permeabilidad con abundantes fracturas.

A partir de datos qumicos se ha efectuado la valoracin de latemperatura de equilibrio mediante la aplicacin de lageotermometra qumica en fase lquida como fluido dominante, deesta manera se ha estimado la temperatura de los fluidos en losreservorios geotrmicos desde 130 C a 200 C, en algunasreas superan este valor. Estas temperaturas corresponderan asistemas de mediana y alta entalpa, con posibilidad delaprovechamiento del recurso geotrmico para la generacin deenerga elctrica.

Los resultados del anlisis isotpico de d2H y d18O muestran quelas aguas se originan, principalmente, de la mezcla de aguameterica y magmtica. Sin embargo, la proporcin de mezcla deagua magmtica es estimada entre el 10 a 25 %, siendo su principalconstituyente el agua meterica infiltrada desde la superficie.

Los resultados de los estudios de exploracin geolgica ygeoqumica permitieron realizar la elaboracin de los modelosconceptuales para las seis zonas geotrmicas de la regin, dondese observa que estos sistemas estn asociados a fuentesmagmticas de donde emergen los fluidos geotrmicos. Las fuentestermales presentan dominio estructural de circulacin profundaposiblemente entre los 2-3 km.

Finalmente, se indica la importancia del desarrollo de la geotermiaen la regin Moquegua, por ser una de las regiones del pas conms abundantes recursos. Asimismo la energa geotrmica esconsiderada una de las energas ms limpias en el mercado y sudesarrollo contribuye en el progreso local de diversas maneras.

2were interpreted by using different hydrochemical diagrams,classifying us sodium-chloride waters, typical of deep fluids whichnormally came from high temperature systems. Also is an indicativethat the hot springs are closely related to the presence of silicaterocks in the reservoir where the circulation occurs. The concentrationof solutes attributed to the reactions of water-rock interaction.

The thermal waters in his majority have boron (B) in their chemicalcomposition, and by boron-chlorine binary diagram shows a highratio B/Cl, which indicate waters circulating is happened in deeplevels through marine sedimentary rocks, possibly high porosityand permeability with abundant fractures, which indicate the depthcirculation of water through marine sedimentary rocks.

The assessment of the equilibrium temperature was carried out bychemical geothermometry in liquid phase as dominant fluid,estimating the temperature of the fluids inside geothermal reservoirsfrom 130 up to 200 C in some areas higher values were calculated.These temperatures would correspond to systems of medium andhigh enthalpy, with the possibility of the use of the geothermalresource for power generation.

The d2H and d18O isotopic analysis in geothermal areas show thewaters originate mainly from the mixing of meteoric and magmaticwater. However, the mixing proportion of magmatic water is estimatedbetween 10 to 25 %, which the main constituent is the meteoricwater infiltrated from the surface.

According with the geological and geochemical exploration ahydrogeochemical conceptual model has been processed for thesix geothermal areas. These models show geothermal systemsare associated to magmatic sources where geothermal fluidsemerge. There is structural trend which allow the deep circulationof the waters around 2 to 3 km. The chemistry of thermal waterswould be explained by the interaction between the thermal fluidwith sedimentary and volcanic rocks.

Finally, is indicated, the importance of developing the geothermalresource in Moquegua region, because this is one of the mostimportant geothermal regions in the country. Also the geothermalenergy is considered one of the cleanest energy in the market andsupport the local development in several ways.

This bulletin presents the results of the evaluation of the geothermalpotential in Moquegua region and the characterization of sixpromising geothermal areas, whose reservoir temperature isclassified medium and high enthalpy, located above 4000 m. a. s. l.,with geothermal manifestations such as: hot springs, gas emanationsand fumaroles. Also shows the geothermal potential estimated foreach geothermal area.

Geothermal potential in Moquegua is related to subduction of thebetween Nazca plate beneath the South American plate, which hasoriginated magmatic activity and heat flows along the western flankPeruvian Andes. The temperatures recorded for geothermalmanifestations in this region are between 30-90 C, also whererecorded higher values. The temperature calculates by chemicalgeothermometers for the fluid in the geothermal reservoir exceeding200 C. The high temperature is due mainly to the existence ofheat sources (magma chambers) that may be in contact with deepaquifers, or through deep structures conduct heat to the surface,increased water temperature of surface aquifers. Most hot springsin this region have a juvenile origin (magmatic or volcanic).

25 volcanic centers has been identified, among which most importantfor their recent activity are Huaynaputina, Ticsani and Ubinas,where the last one is considered the most active volcano in Peru forits recent manifestation of its activity from 2006. Volcanic centers,geothermal manifestations have NE-SW regional structural control.The volcanic and structural activity have originated the high degreeof fracturing in the volcanic rocks and which is controlling recharge,flow and discharge of geothermal fluids from deep or shallow zones.

In Moquegua region, the temperature of the geothermalmanifestations are from 30 to 90 C, the electrical conductivityreaches values higher than 30.0 mS/cm, and pH values arebetween 6 to 9. Also, the individual maximum flow rate is close to 30L/min, while a hot springs group as Titire Puente Bello area,could be more than 300 L/min. The majority of the hot springs emitsgases, such as H2S and CO2. The type water predominant issodium-chloride water.

The geochemical characterization of geothermal areas was carriedout through the study of the thermal waters. The chemical results

ABSTRACT


CAPTULO IGENERALIDADES

INTRODUCCINLa minera es una actividad productiva que contribuye de manerasignificativa al crecimiento y desarrollo del pas. Moquegua es laregin por esencia minera, la mayor parte de la produccincorresponde al rubro de la gran y mediana minera, aunque haytambin una importante actividad minera no metlica en pequeaescala. Entre las grandes empresas, destaca la Southern PeruCopper Corporation, que extrae cobre, molibdeno, oro y plata, yest catalogada como una de las empresas de mayor produccinde cobre a nivel mundial, cuenta entre sus unidades con las deCuajone, Cocotea, La Fundicin y Refinera de Ilo. Destaca tambinAruntani S.A.C., dedicada a la extraccin de oro y plata en susunidades de Florencia y Santa Rosa. Otra empresa importante enla regin es Minera Pampa de Cobre S.A.

El centro minero ms importante es Cuajone con una reservaaproximada de 370 millones de toneladas, se ha constatado ademsreservas de minerales no metlicos como slice, mrmol, onix; elaporte del sector al PBI regional es de 21.7 % y al valor agregadonacional de 5 %. La regin Moquegua es la tercera regin conmayores niveles de exportacin minera en el Per, lidera en laproduccin y exportacin del cobre y sus derivados, por lo quegenera una gran demanda de energa elctrica, actualmente enesta regin existe un dficit de este recurso.

La potencia de energa elctrica instalada para el 2010 en la reginMoquegua, segn el Ministerio de Energa y Minas, fue de 425MW, de la cual se estima que solo el 2 % corresponde a energahidrulica y el 98 % a energa de origen trmico (Per. Ministeriode Energa y Minas. Direccin General de Electricidad, 2011), queoperan con petrleo residual y diesel 2, contaminando en granmedida la atmsfera con emisin de gases de efecto invernaderoy contribuyendo a los problemas del cambio climtico global.

Una de las medidas para reducir la dependencia de combustiblesfsiles es la utilizacin de energas renovables. Moquegua es unaregin que tiene abundantes recursos renovables como la energahidroelctrica, solar, elica y geotermia. Con excepcin de lahidroelectricidad, el uso de estas energas renovables ayuda areducir el impacto negativo al ecosistema y proveen un valorbenfico a la mitigacin del cambio climtico.

Sin embargo, dentro de las energas renovables, la energageotrmica es la nica que ofrece altos factores de utilizacin y, porende, la estabilidad del suministro a la red durante los 365 das delao. Esto hace que la geotermia sea la fuente de suministro msconfiable.

En general, toda fuente de energa primaria deber proporcionartodos o algunos de los siguientes cinco valores, y el grado decombinacin de estos se traduce en el beneficio de la energa a lasociedad:

1) Valor como fuente de energa confiable: representandoestabilidad del suministro a la red da y noche y durante todo elao (alto factor de utilizacin).

2) Valor como fuente autctona de energa: representandoindependencia (la autosuficiencia) energtica de un pas.

3) Valor como fuente de estabilidad en la balanza comercial:representando independencia del movimiento en el preciointernacional del combustible o del tipo de cambio de monedaque resulte en una fuente de energa de precio estable.

4) Valor como fuente amigable al medio ambiente: representandomenor emisin de gases de efecto invernadero y el mnimoimpacto en el ecosistema.

5) Valor como fuente de desarrollo local (utilizacin mltiple):representando oportunidad de utilizacin del calor para laagricultura, acuicultura y diversas industrias locales.

Entre las principales fuentes de energa primaria, la geotermia esla nica que brinda estos cinco valores.

La regin Moquegua posee un gran potencial geotrmico, suficientepara sustituir la energa de origen trmico. Adems, por su ubicacinen el sur del pas, en la vertiente occidental de la cordillera de losAndes centrales -parte del Cinturn de Fuego del Pacfico- seencuentra la zona de subduccin ms importante, como es el casode la subduccin de la placa de Nazca debajo de la placaSudamericana, controlando a lo largo del tiempo la evolucingeolgica del territorio peruano desde el Mesozoico hasta laactualidad.

4En este contexto, los procesos tectnicos y magmticos han permitidodesarrollar yacimientos geotrmicos en diferentes zonas de laregin Moquegua, las cuales se manifiestan en superficie con lapresencia de aguas termales, giseres, fumarolas y volcanes. A suvez, en esta regin se encuentran los volcanes ms activos delPer, como es el caso del volcn Ubinas de actividad reciente enel 2006.

Sin embargo, hasta la actualidad, Moquegua no ha hecho uso desu potencial geotrmico. Esta situacin se ha debido a la existenciade varias barreras que impiden su desarrollo. Las barreras seencuentran en el mercado, en las polticas de estrategia nacional yen limitaciones tecnolgicas. Un ejemplo sera el preciodistorsionado de la electricidad por el subsidio que aplica el gobiernoa la generacin elctrica a base de gas, otro sera la falta deorganizacin adecuada para adaptar a la geotermia el plantel derecurso humano del Per capacitado para explorar y explotarrecurso minero. Superar estas barreras significa, para el Gobiernoperuano y el Gobierno Regional de Moquegua, tomar una iniciativadecidida para la promocin de la utilizacin de esta fuente deenerga.

JUSTIFICACIN DE LA EVALUACIN DELPOTENCIAL GEOTRMICOPor la significativa presencia de la actividad minera (cobre, plomo,zinc y plata) en la regin Moquegua, es extremadamente importanteel suministro de electricidad; adems, por razones de estabilidaddel sistema de interconexin, la inyeccin de energa debe serdesde las regiones del sur del pas. Moquegua cuenta con la nicafuente propia de energa, la geotermia. El desarrollo de esta energapodra resolver el problema de la contaminacin de aguas,abasteciendo de agua no contaminada derivada de la condensacindel vapor geotrmico utilizado en la generacin de electricidad;sera de aplicacin a la agricultura y otras industrias locales, ascomo los usos directos, lo que impulsara el desarrollo local de laregin.

La energa geotrmica es limpia; constituye una solucin promisoriapara la regin y el pas a medida que aumenta la preocupacinpor el recalentamiento global, la contaminacin ambiental y elaumento en los precios de la energa fsil. Asimismo, un mayoraprovechamiento de la energa geotrmica permitir a las personasobtener un control ms efectivo de sus propios recursos energticoslocales y utilizar una fuente de energa domstica estable y segura.

En este sentido, se plantea la evaluacin del potencial geotrmico,mediante estudios geoqumicos y geolgicos en la reginMoquegua.

ANTECEDENTES HISTRICOS DELAPROVECHAMIENTO DE LOS RECURSOSGEOTERMALES EN EL MUNDOA comienzos del siglo XIX, los fluidos geotermales fueron explotadospor su contenido energtico. En ese periodo se instal en Italiauna industria qumica (en la zona actualmente conocida comoLarderello), con el fin de extraer el cido brico de las aguascalientes boratadas que emergan naturalmente, o de pozosperforados. El cido brico se obtena mediante la evaporacin delas aguas boratadas, depositadas en bateas de fierro, usandocomo combustible la madera de los bosques de los alrededores.En 1827, Francisco Larderel, fundador de esta industria, desarrollun sistema para utilizar el calor de los fluidos en el proceso deevaporacin, en vez de quemar la madera de los bosques enrpido agotamiento.

La explotacin del vapor natural, por su energa mecnica, empezen ese mismo tiempo. El vapor geotrmico se utiliz para elevarlquidos en primitivos elevadores por presin de gas y, ms tarde,en bombas recprocas y centrfugas, y en poleas, todo lo cual fueutilizado en las perforaciones o en la industria local de cido brico.Entre 1850 y 1875, la planta de Larderello mantuvo en Europa elmonopolio de la produccin de cido brico.

Entre 1910 y 1940, el vapor de baja presin fue utilizado paracalefaccionar invernaderos, edificios industriales y residenciales,en esta parte de Toscana. Otros pases tambin empezaron adesarrollar sus recursos geotrmicos a escala industrial. En 1892entr en operaciones el primer sistema distrital de calefaccingeotermal, en Boise, Idaho (USA). En 1928, Islandia, otro paspionero en la utilizacin de la energa geotrmica, tambin inici laexplotacin de sus fluidos geotermales (principalmente aguacaliente) para calefaccin domstica.

En 1904, se llev a cabo el primer intento de generar electricidada partir de vapor geotrmico, nuevamente esto tuvo lugar enLarderello. El xito de estas experiencias fue una clarademostracin del valor industrial de la energa geotrmica y marcel comienzo de una forma de explotacin que se ha desarrolladosignificativamente desde entonces. La generacin de electricidaden Larderello fue un suceso comercial.

En 1942, la capacidad geotermoelctrica instalada alcanzaba los127.650 kWe. Varios pases siguieron el ejemplo de Italia: en 1919,los primeros pozos geotermales de Japn fueron perforados enBeppu; en 1921 siguieron pozos perforados en la zona de TheGeyser, California, USA; y en el Tatio, Chile. En 1958, entra enoperacin una pequea planta geotermoelctrica en NuevaZelandia, en 1959 otra en Mxico, en 1960 en USA, seguidos porotros pases en los aos siguientes.

Caracterizacin y Evaluacin del Potencial Geotrmico de la Regin Moquegua 5

Despus de la Segunda Guerra Mundial muchos pases fueronatrados por la energa geotrmica, considerndolaeconmicamente competitiva respecto de otras fuentes energticas.Esta no requiere ser importada y, en algunos casos, es la nicafuente de energa local. Los pases que utilizan la energa geotrmicapara generar electricidad aparecen en el cuadro 1, el cual incluyela capacidad elctrica instalada en 1995 (6833 MWe), en 2000(7972 MWe), y el incremento entre los aos 1995 y 2000 (Huttrer,2001). La misma tabla reporta la capacidad total instalada acomienzos de 2003 (8402.21 MWe). La capacidad instalada enpases en va de desarrollo en los aos 1995 y 2000 representaun 38 % y un 47 % del total mundial, respectivamente.

La utilizacin de la energa geotrmica en los pases en va dedesarrollo muestra una interesante tendencia a travs de los aos.En los 5 aos comprendidos entre 1975 y 1979 la capacidadgeotrmica instalada en tales pases aument de 75 a 462 MWe; afines del siguiente periodo de 5 aos (1984) se haban alcanzadolos 1495 MWe, mostrando una taza de incremento durante estos 2periodos de 500 % y 223%, respectivamente (Dickson & Fanelli,2004). En los siguientes diecisis aos, de 1984 al 2000, hubo unincremento de casi 150 %. La geotermia ha jugado un rol bastantesignificativo en el balance energtico de algunas reas; porejemplo, en 2001 la energa elctrica producida mediante recursosgeotrmicos represent el 27 % de la electricidad total generadaen Filipinas, el 12.4 % en Kenya, el 11.4 % en Costa Rica y el4.3,% en El Salvador.

Cuadro 1Capacidades de generacin geotermal instaladas en el mundo desde 1995 a 2000 (Huttrer, 2001) y a

comienzos del 2003

Pas1995

(MWe)2000

(MWe)

Incremento en MWe

(1995-2000)

Incremento en %

(1995-2000)

2003(MWe)

Argentina 0.67 - - - - Australia 0.15 0.15 - - 0.15 Austria - - - - 1.25 China 28.78 29.17 0.39 1.35 28.18 Costa Rica 55.00 142.50 87.50 159.00 162.50 El Salvador 105.00 161.00 56.00 53.30 161.00 Etiopa - 7.00 7.00 - 7.00 Francia 4.20 4.20 - - 15.00 Alemania - - - - 0.23 Guatemala - 33.40 33.40 - 29.00 Islandia 50.00 170.00 120.00 240.00 200.00 Indonesia 309.75 589.50 279.75 90.30 807.00 Italia 631.70 785.00 153.30 24.30 790.50 Japn 413.70 546.90 133.20 32.20 560.90 Kenya 45.00 45.00 - - 121.00 Mxico 753.00 755.00 2.00 0.30 953.00 Nueva Zelanda 286.00 437.00 151.00 52.80 421.30 Nicaragua 70.00 70.00 - - 77.50 Papua Nueva Guinea

- - - - 6.00

Filipinas 1 227.00 1 909.00 682.00 55.80 1 931.00 Portugal 5.00 16.00 11.00 220.00 16.00 Rusia 11.00 23.00 12.00 109.00 73.00 Tailandia 0.30 0.30 - - 0.30 Turqua 20.40 20.40 - - 20.40 USA 2 816.70 2 228.00 - - 2 020.00 Total 6 833.35 7 972.50 1 728.54 16.70 8 402.21

6En cuanto a los usos no elctricos de la energa geotrmica, elcuadro 2 muestra la capacidad instalada (15 145 MWt) y la energautilizada (190 699 TJ/ao) en el mundo durante el ao 2000. Esemismo ao, 58 pases informaron acerca de usos directos, encomparacin con los 24 pases que informaron en 1985, y los 28pases en 1995. El nmero de pases que utiliza en forma directa laenerga geotrmica se incrementa desde entonces, como tambinla capacidad total instalada y la energa utilizada. El uso no elctricoms comn en el mundo (en trminos de capacidad instalada)corresponde a bombas de calor (34.80 %), seguido de baos(26.20 %), calefaccin (21.62 %), invernaderos (8.22 %),acuicultura (3.93 %) y procesos industriales (3.13 %) (Lund &Freeston, 2001).

Cuadro 2Usos no elctricos de la energa geotrmica en el mundo

(2000): energa trmica instalada (MWt) y uso de laenerga (TJ/ao). Tomado de Lund & Freeston (2001)

PasEnerga trmica instalada (MWt)

Energa (TJ/ ao)

Argelia 100.00 1 586 Argentina 25.70 449 Armenia 1.00 15 Australia 34.40 351 Austria 255.30 1 609 Blgica 3.90 107 Bulgaria 107.20 1 637 Canad 377.60 1 023 Islas Caribeas 0.10 1 Chile 0.40 7 China 2 282.00 37 908 Colombia 13.30 266 Croacia 113.90 555 Repblica Checa 12.50 128 Dinamarca 7.40 75 Egipto 1.00 15 Finlandia 80.50 484 Francia 326.00 4 895 Georgia 250.00 6 307 Alemania 397.00 1 568 Grecia 57.10 385 Guatemala 4.20 117 Honduras 0.70 17 Hungra 472.70 4 086 Islandia 1 469.00 20 170 India 80.00 2 517 Indonesia 2.30 43 Israel 63.30 1 713 Italia 325.80 3 774

PasEnerga trmica instalada (MWt)

Energa (TJ/ ao)

Japn 1 167.00 26 933 Jordania 153.30 1 540 Kenia 1.30 10 Corea 35.80 753 Lituania 21.00 599 Macedonia 81.20 510 Mx ico 164.20 3 919 Nepal 1.10 22 Holanda 10.80 57 Nueva Zelanda 307.90 7 081 Noruega 6.00 32 Per 2.40 49 Filipinas 1.00 25 Polonia 68.50 275 Portugal 5.50 35 Rumania 152.40 2 871 Rusia 308.20 6 144 Serbia 80.00 2 375 Repblica Eslovaca 132.30 2 118 Eslovenia 42.00 705 Suecia 377.00 4 128 Suiza 547.30 2 386 Tailandia 0.70 15 Tnez 23.10 201 Turqua 820.00 15 756 Reino Unido 2.90 21 USA 3 766.00 20 302 Venezuela 0.70 14 Yemen 1.00 15 Total 15 145.00 190 699

El sector geotrmico en Amrica LatinaLa conformacin geodinmica de la costa del Pacfico, en AmricaLatina y el Caribe, ofrece las condiciones necesarias para laformacin de yacimientos geotrmicos. Desde Mxico hastaArgentina, se tienen aproximadamente 50 770 MWe de potencialgeotrmico, donde actualmente, y por muchas razones, solo 1169MWe -menos del 2 % de este recurso- han sido desarrollados(Battocletti, 1999), ver cuadro 3.

Del cuadro anterior se tiene que Centroamrica posee el 38.7 %de recursos geotermales, mientras que el Caribe tiene 32.1 % yAmrica del Sur el 29.2 %. Asimismo, el Per cuenta con el 5.89%, ocupa el sptimo lugar en la regin y, a nivel de Sudamrica,posee ms del 20 %, siendo el pas de esta parte del continentecon mayores recursos geotrmicos.


Cuadro 3Potencial geotrmico en Amrica Central, el Caribe y

Amrica del Sur

PasCapacidad geotermal

instalada (MWe)

Potencial geotrmico

(MWe)

Argentina 0.67 2 010 Boliv ia - 2 490 Chile - 2 350 Colombia - 2 210 Costa Rica 152.50 2 900 Dominica - 1 390 Ecuador - 1 700 El Salvador 160.00 2 210 Granada - 1 110 Guadalupe 4.50 3 500 Guatemala 29.00 3 320 Honduras - 990 Jamaica - 100 Martinica - 3 500 Mx ico 751.88 6 510 Montserrat - 940 Antillas Holandesas - 3 000 Nicaragua 70.00 3 340 Panam - 450 Per - 2 990 San Kitts & Nevis - 1 280 Santa Luca - 680 San Vicente & Las Granadinas - 890 Venezuela - 910 Total 1 168.55 50 770

Si los pases de la regin que actualmente no estn explotando susrecursos geotermales pudieran disponer de ellos, contaran conuna gran alternativa energtica que contribuira a su desarrollo.

Antecedentes geotrmicos en el PerLa evaluacin del potencial geotrmico en el Per se inici en losaos 70 con el inventario de fuentes termales a nivel de todo elterritorio peruano (Ingemmet). Estos estudios fueron realizadospor el Servicio Geolgico del Per, Ingeomin -posteriormenteIngemmet-. Luego se emprendieron varios trabajos especficosrelacionados a la evaluacin del potencial geotrmico del Per,tanto por iniciativa privada, pblica y a travs de la CooperacinTcnica Internacional.

En 1988, el Organismo Internacional de Energa Atmica (OIEA)auspici un estudio similar en la zona (Electrosur S.A.). En el aode 1999, en virtud al convenio de cooperacin tcnica IPEN-PET,

se efectu el proyecto denominado PER 08/012 Estudio delPotencial Geotrmico del Altiplano Sur, realizado parcialmente anivel de prefactibilidad.

A finales del 2006, por iniciativa del Minem, y en base a la suscripcindel Memorndum de Entendimiento entre el Minem y el JapanBank International Cooperation (JBIC), Ingemmet retoma losestudios de Evaluacin del Potencial Geotrmico del Per,realizando investigaciones de exploracin geolgica y geoqumicade las manifestaciones geotermales por regiones. La finalidad fuecontar con una base tcnico-cientfica, que permitiera conocer elverdadero potencial geotrmico del pas y, de esta manera,promover actividades de exploracin y explotacin de nuestrosrecursos geotrmicos en sus diversas escalas.

En el ao 2008, el Ingemmet realiza la actualizacin del MapaGeotrmico del Per (Vargas, 2008), ver figura 1, en el cual semuestran 6 regiones geotrmicas. La regin Moquegua se localizaen la regin 5, donde las manifestaciones geotermales estnasociadas a fluidos de origen volcnico y en algunos casos mixtos;es decir, la accin del agua meterica que se infiltra al subsuelo yen profundidad se ve influenciada por alguna fuente de calor,asociada en su mayora a la actividad magmtica.

Las mayores reservas de energa geotrmica se localizan en eleje volcnico sur, o regin V. Asimismo, desde la dcada de los 90,esta es la regin ms estudiada del pas.

Eje volcnico sur:Est considerada como la regin ms importante de todas, tieneuna extensin aproximada de 104 498 km2, comprende parte delos departamentos de Ayacucho, Apurmac, Cusco y, principalmente,los departamentos de Arequipa, Moquegua y Tacna. Aqu se tieneninventariadas alrededor de 300 manifestaciones geotermales, entrefuentes termales, giseres, fumarolas, entre otras (Vargas, 2008).

La estratigrafa de esta regin est dominada por la presencia derocas volcnicas palegenas y, sobre todo, negenas (Gpo.Barroso), evidenciando tambin un vulcanismo reciente. Estasrocas sobreyacen a un substrato Cretceo y al Jursico (Gpo.Yura y Fm. Chocolate).

En la extensin del eje volcnico se tiene registrada la presenciade ms de 300 centros volcnicos, dentro de los cuales destacanpor su actividad reciente, los volcanes Misti, Ubinas, Ticsani,Sabancaya, Huaynaputina, Tutupaca y Yucamane. Todos estosvolcanes tienen un control estructural regional NW-SE y NE-SW, yla presencia de aguas termales en esta regin estn asociadas aellos. Los fenmenos volcnicos y estructurales han originado quelas rocas volcnicas y el basamento estn fuertemente fracturados,factor que controla la recarga, circulacin y descarga de los fluidosgeotrmicos, sea en zonas profundas o superficiales.

8 Figura 1 Mapa Geotrmico del Per (Vargas, 2008).


Las altas temperaturas registradas en las manifestaciones se deben,principalmente, a que existen fuentes de calor (cmaras magmticas)que pueden estar en contacto con acuferos profundos; o que, atravs de estructuras profundas, transmiten el calor hacia lasuperficie, aumentando la temperatura de las aguas de acuferossuperficiales. Adicionalmente, se tiene que muchas de las fuentestermales en esta regin tienen un origen juvenil (sea magmtico ovolcnico).

La regin V es la ms estudiada, donde se ha realizado el mayornmero de investigaciones geotrmicas, logrando distinguirpreliminarmente diversas reas de inters. Ingemmet, Olade y elIIE (Barragn et al., 1996; Birkle et al., 1996; Torres et al., 1997)llevaron a cabo estudios de reconocimiento geotrmico y definieronlas siguientes zonas de inters (figura 2).

- Grupo A Prioritario de inters geotrmico: Tutupaca, Ro Maure,Calacoa, Salinas, Chachani y Chivay.

- Grupo B Intermedio de inters geotrmico: Puquio,Parinacochas y Orcopampa.

- Grupo C Bajo de inters geotrmico (presentan baja entalpa):Cotahuasi, Coropuna, Caylloma y Mazo Cruz.

ObjetivoEl objetivo principal de este estudio es realizar la caracterizacin yevaluacin del potencial geotrmico de las zonas geotermales dela regin Moquegua, en base a los estudios geoqumicos ygeolgicos, y definiendo el modelo conceptual hidrogeoqumico.

Los objetivos especficos son:

- Determinar la composicin qumica e isotpica de las aguastermales, metericas y subterrneas no termales de la zonade estudio.

- Identificar los procesos que afectan la composicin de las aguastermales de la zona de estudio.

- Estimar la temperatura y las condiciones de equilibrio de losacuferos que componen el sistema geotermal.

- Integrar la interpretacin de la composicin de las aguas conel contexto geolgico estructural.

Figura 2 Ubicacin de lotes y reas geotrmicas en la regin V.


CAPTULO IIMETODOLOGA

Considerando los diferentes aspectos que se involucran en laemisin de fluidos geotermales en superficie, as como los aspectosrelacionados con su entorno, tales como las caractersticasparticulares de la litologa, geomorfologa y caractersticaslitoestructurales de las rocas del subsuelo que favorecen el transportey emisin de los fluidos en superficie, se hace necesaria la aplicacinde diversas disciplinas que permitan caracterizar e interpretar elcomportamiento de los fluidos en las zonas geotermales.

En el presente estudio, para el cumplimiento de los objetivos, sehan utilizado las especialidades de la geologa y la geoqumica defluidos emitidos en zonas geotermales y termales de baja entalpa.

RECOPILACIN Y PROCESAMIENTOEsta parte del trabajo se realiz en gabinete y se dividi en lassiguientes etapas:

- Recopilacin de informacin de las caractersticas hidrolgicas,geolgicas, geoqumicas y cartogrficas. Tambin se recogiinformacin procedente de investigaciones geotrmicasdesarrolladas en la regin Moquegua.

- Se realiz la fotointerpretacin de la zona de estudio yelaboraron mapas preliminares, adems se planific el trabajode campo.

- Luego de las salidas de campo, se procedi al procesamientoy el anlisis de la informacin obtenida en campo, as como ala interpretacin de los resultados de anlisis de laboratorio,concluyendo con el informe final y los respectivos mapas.

EXPLORACIN DE LOS RECURSOSGEOTRMICOSEstudios geolgicosUsando como base los mapas geolgicos elaborados porIngemmet, lo ms detallado posible (escalas 1:100 000 y 1:50000), se integr la informacin del rea donde se localizan laszonas geotrmicas. Tambin se usaron fotografas areas,imgenes satelitales Aster y Landsat.

En los trabajos de campo se procedi a la verificacin de lasunidades geolgicas que afloran su posicin y edad relativa, e

igualmente se obtuvieron muestras representativas de roca paraidentificar las alteraciones de minerales. Tambin se efectuaron elinventario y la descripcin de las manifestaciones hidrotermales,como giseres, manantiales, fumarolas, pozas cidas, pozas delodo, suelos vaporizantes, alteracin hidrotermal, etc.

Estudios geoqumicosLa aplicacin de tcnicas geoqumicas forma parte integral decualquier programa de exploracin geotrmica. Durante las etapastempranas de la exploracin, previas a la perforacin, lasherramientas geoqumicas proveen de informacin respecto a lasvariables intensivas que caracterizan un sistema geotermal enprofundidad. Es informacin que no podra ser obtenida medianteherramientas geolgicas o geofsicas.

El principal objetivo del reconocimiento geoqumico es predecirtemperaturas a nivel profundo, obtener informacin sobre el origende los fluidos geotermales y entender las direcciones de flujo. Lafilosofa bsica, tras la prospeccin geoqumica para recursosgeotermales, es que la concentracin de muchos componentes enlos fluidos geotermales refleja condiciones termales en profundidad.

Las concentraciones de ciertos componentes son, en cambio,gobernadas por el suministro del fluido geotermal (Arnrsson,2000). El equilibrio entre solucin y mineral es generalmentetermodependiente, de tal forma que la concentracin, o proporciones,de componentes en la fase acuosa cambian con la temperatura. Laconcentracin de componentes qumicos e isotpicos que se hanequilibrado con minerales en un sistema geotermal refleja, portanto, la temperatura del fluido geotermal (Arnrsson, 2000).

Los constituyentes qumicos no reactivos, tambin llamados trazas,una vez incluidos en la fase fluida suelen permanecer en eseestado, por lo que pueden ser analizados para obtener informacinsobre los orgenes de las aguas. Los constituyentes que reaccionanrespondiendo a cambios de condiciones ambientales forman ungrupo que puede ser muy til para comprender la evolucin yclasificar las aguas. La combinacin de estudios qumicos e isotpicoses una poderosa herramienta que permite indagar respecto alorigen de las aguas y los procesos que estas hayan sufrido(Giggenbach, 1991).

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Con la geoqumica tambin se obtiene informacin valiosa acercadel tipo de problemas que pudiesen surgir durante la etapa dereinyeccin y de la utilizacin de la planta (cambios en la composicindel fluido, corrosin e incrustacin de los ductos y en los equiposde la planta, impacto ambiental) y la forma de evitarlos o aminorarlos.

Esta metodologa brinda informacin que permitir planificar laexploracin; y como sus costos son relativamente bajos encomparacin con otros mtodos exploratorios ms sofisticados,tales como los mtodos geofsicos, las tcnicas geoqumicas deberanser utilizadas en la mayor medida posible, antes de avanzar conotras metodologas ms costosas.

Los estudios geoqumicos desarrollados en esta experienciaconsistieron en el muestreo, anlisis qumicos y/o isotpicos de lasmanifestaciones geotermales del rea. Para ello se utilizaron lastcnicas de muestreo de aguas propuestas por Giggenbach &Goguel (1989), con el objetivo de obtener informacin de lacomposicin qumica e isotpica (d2H y d18O) de las aguas, ascomo la estimacin de temperaturas en profundidad utilizandogeotermmetros de slice y de cationes.

MTODOS DE MUESTREO Y ANLISISTomando en consideracin el tipo de anlisis a realizar en ellaboratorio, es necesario precisar las diversas metodologas demuestreo de aguas que permitan conocer la completa gama deconstituyentes presentes en el agua muestreada.

A continuacin, se detalla la metodologa completa de muestreo deaguas realizada en el presente estudio, adems se seala unacompleta metodologa analtica para la determinacin de lacomposicin qumica en el agua.

Muestreo de aguas geotermalesLa tcnica de muestreo para aguas geotermales utilizada fue lamisma para todas las zonas geotermales de la regin Moquegua,independiente tanto del tipo como de la morfologa de la zona deemisin. Las variaciones en el muestreo solo dependieron de loque se dese analizar, por lo cual, por cada fuente termalmuestreada se debieron obtener 3 muestras, correspondiendo a:

1. Muestreo en una botella de polietileno de alta densidad condoble tapa (tapa y contratapa) para mayor seguridad. Elvolumen colectado fue de 1 litro (figura 3) para el anlisis deaniones (HCO3-, SO42-, Cl-, F-, SiO2).

2. Muestreo en una botella de polietileno de alta densidad condoble tapa (tapa y contratapa) para mayor seguridad. Elvolumen colectado fue de 0.5 litros (figura 3) para el anlisisde cationes disueltos (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Li+, As, B).

La botella debe ser acidificada con 0.2 % de HNO3 o HCl dealta pureza, la muestra debe ser previamente filtrada a travsde una membrana de 0.45m de poro. La acidificacin tienepor objetivo preservar los cationes contenidos en aguas dealta temperatura, las cuales se vuelven supersaturadas con elenfriamiento, prevenir la precipitacin de metales traza tantode aguas de baja como de alta temperatura y evitar la disolucinde slidos suspendidos, nunca acidificar un agua no filtrada(Marini, 2000).

3. Muestreo en botella de plstico de alta densidad con dobletapa (tapa y contratapa) para mayor seguridad. El volumencolectado fue de 150 ml (figura 3) para el anlisis de istoposambientales de d2H y d18O.

Durante el muestreo es importante considerar que las muestrascolectadas en botellas de plstico deben ser llenadas hasta elmximo de su capacidad; es decir, totalmente ausentes de aire,para evitar la contaminacin con aire y el fraccionamiento isotpico.Para el anlisis de metales disueltos no es necesario esteprocedimiento, el agua es recolectada solo hasta la zona deestrechamiento de la botella de plstico, debido a que al estar estamuestra acidificada no se ve afectada por el aire ingresado.

ANLISIS EN CAMPO

TemperaturaEn el agua, la temperatura acta variando la masa especfica y suviscosidad, y esto hace que influya en la velocidad de circulacindel agua. Asimismo, la temperatura en una fuente termal puedeestar influenciada por la consolidacin de lavas y de vapor deagua de origen volcnico, acompaados generalmente de gases,como el anhdrido carbnico, sulfhdrico, fluorhdrico, etc.

La medicin de temperatura en campo se realiz con un termmetrodigital porttil con sonda de marca VWR con precisin de +/- 0.1 C.

pHEl pH es una medida que indica la concentracin de iones hidrgeno(H+) en el agua. La escala de pH est basada en la ionizacin delagua a temperatura de equilibrio dependiente. Este esparticularmente importante para considerar si un fluido es cido oalcalino a temperaturas del reservorio o fuente. A temperaturasnormales de ambiente, el pH 7 es considerado como pH neutral.Pero se debe tomar en cuenta que el pH neutral vara con latemperatura. En la superficie, el pH neutral puede estar cerca a pH7, pero en reservorios con temperaturas altas el pH podra seralrededor de 5.5, lo cual significa que fluidos con temperaturasaltas y pH > ~5.5 sera alcalino. La razn de este cambio en el pHpuede ser explicado por la disociacin del equilibrio del aguasobre la cual la escala de pH est basada (Nicholson, 1993).


Figura 3 Muestreo para anlisis de metales disueltos, aniones e istopos.

H2O(l) = H+(aq) + OH-(aq)Kw = aH . aOH

La medicin del pH fue realizada utilizando el medidormultiparmetro para aguas marca WTW, modelo 340I, precisinde +/- 0,1 (figura 4). Tambin se ha hecho el control del instrumentomediante el uso de cintas reactivas capaces de determinar intervalosde pH lo ms estrechos posibles.

Conductividad elctricaLa conductividad elctrica de una muestra de agua es la expresinnumrica de su capacidad para transportar una corriente elctrica.Esta capacidad depende de la presencia de iones en el agua, desu concentracin total, de su movilidad, de su carga o valencia yde las concentraciones relativas, as como de la temperatura a lacual se realiza la medicin.

La conductividad elctrica se midi utilizando el medidormultiparmetro para aguas marca WTW, modelo 340I, conresolucin de 1 S/cm1 (figura 4).

Muestreo de rocasSe colectaron muestras de rocas hidrotermalmente alteradas enlas zonas geotermales para su anlisis radiogrfico por difraccinde rayos x, para lo cual se siguieron los pasos siguientes:

- Extraccin de muestras alteradas, la cantidad fue de una mano.- Se utiliz martillo de gelogo durante la extraccin.- Ubicacin de coordenadas en UTM, posicin del lugar de las

muestras y toma de datos geolgicos.- Conservacin adecuada en bolsas de muestreo y codificacin

de la muestra.

ANLISIS EN LABORATORIOLa determinacin de la composicin qumica de las aguasgeotermales ubicadas en la regin Moquegua se realiz a travsde la contratacin de los servicios de anlisis qumicos de unlaboratorio externo, debidamente acreditado y certificado.Igualmente, una parte de las muestras fue analizada en Japngracias a la participacin de la Agencia de CooperacinInternacional del Japn y la consultora West Japan Engineering.Las metodologas usadas fueron:

- Metales disueltos: espectrometra de emisin ptica y absorcinatmica (elementos mayores Li, Na, K, Mg, Ca y elementosmenores, as como B y As).

- Aniones: cromatografa inica (F, Cl, SO4).- Alcalinidad (HCO3): volumetra (titulacin).

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Figura 4 Multiparamtro para medicin de temperatura, pH y conductividad.

El anlisis isotpico de d2H y d18O fue realizado por el Laboratoriode Istopos Ambientales de la Comisin Chilena de Energa Nuclearmediante el mtodo instrumental de espectrometra de masa, ascomo con la colaboracin de la Shouthern Methodis University deUSA y la West Japan Engineering Consultants.

El anlisis mineralgico de las muestras de rocas se determinmediante difraccin de rayos X.

CLASIFICACIN DE CONSTITUYENTESQUMICOS EN FLUIDOS GEOTERMALESLos fluidos geotermales tienen diversas composiciones qumicasque generalmente reflejarn el marco geolgico-geotrmico.Normalmente estas diferencias dependen de la contribucin devoltiles desde fuentes magmticas y de la recarga del sistema.Diversos trabajos se han realizado utilizando esta caractersticapara identificar tendencias y entender los procesos que controlanla composicin del fluido, y de esa forma comprender el sistemageotrmico particular (e.g. Giggenbach, 1988; Goff & Janik, 2000;Gupta & Roy, 2007).

Giggenbach (1991) propone una divisin de los constituyentesqumicos de los fluidos hidrotermales en base a la informacin quees posible obtener de estos:

Elementos conservativos o trazadores:Es referido a los elementos que, una vez incluidos en los fluidos,no interactan ni reaccionan con otras fases por ser qumicamenteinertes bajo ciertos rangos de condiciones termodinmicas. Lasproporciones qumicas de estos elementos al sufrir dilucin oebullicin tienden a mantenerse constantes, por lo que se presentancomo una signatura que puede ser seguida hasta el origen de lasmismas. Algunos de estos elementos corresponden a los gasesnobles (He, Ar, Ne, etc.), seguidos por constituyentes como Cl, Li,B, Rb, Cs y N2.

Elementos no conservativos o geoindicadoresCorresponden a elementos qumicamente reactivos que respondena cambios del ambiente en que se encuentran. Las reaccionesque controlan la presencia de estos elementos presentandependencia respecto a ciertos parmetros como la composicin,temperatura y presin; por lo que, utilizados de la maneraadecuada, pueden proveer informacin de gran calidad respectoa las caractersticas de los fluidos geotrmicos en profundidad y losprocesos que los han afectado.

Interaccin agua- rocaDiversos estudios de pozos geotrmicos en todo el mundo muestranque la concentracin de algunos componentes qumicos e isotpicos


en las descargas de fluidos es controlada por el equilibrio conminerales de la roca que componen el acufero (Arnrsson, 2000).De all la gran importancia que se le da a los procesos de interaccinagua-roca cuando caracterizamos fluidos geotermales. En unambiente suprgeno, los minerales se comportan de diversasmaneras de acuerdo a su origen, donde algunos mineralessecundarios presentan solubilidad bajo ciertas condicionesambientales (yeso, halita, calcita, etc.). Los minerales formados enun ambiente endgeno, por otra parte, suelen presentar unasolubilidad diferenciada de sus diversos elementos (DallAglio,1991).

En las regiones de circulacin profunda, los fluidos adquieren lamayor parte de su calor y sales, y es donde ocurre la mayor partede los intercambios isotpicos entre agua y roca (Truesdell, 1991).Sin embargo, existen discrepancias respecto a si los componentesqumicos proceden directamente de las fuentes gneas (Giggenbach,1981; Hedenquist, 1986) o si, por el contrario, solo el calor procedede estas fuentes, mientras la mayor parte de los componentes sonlixiviados de la roca caja (Ellis & Mahon, 1967). Giggenbach (1988)propuso que un sistema con cercana asociacin magmtica puedeser descrito en trminos de dos procesos extremos, que si bienson hipotticos se encuentran claramente definidos en base a sunivel de interaccin agua-roca. Estos procesos son dilucin inicialy equilibrio final:

La dilucin inicial se da cuando las rocas corticales son afectadaspor aguas cidas que generan una alteracin de tipo fluido-dominado. El fluido resultante de este proceso contiene gran partede los constituyentes ms solubles en proporcin cercana a laroca original. La roca resultante de este proceso se encuentrafuertemente empobrecida en los componentes ms fciles de lixiviar.

El equilibrio final de la fase fluida con la roca corresponde a unestado termodinmicamente estable, generado por la recristalizacinde la roca original. La composicin qumica de esta fase de rocaestable (secundaria) se acerca, o es la misma (isoqumica) a laroca original. Este proceso se completa solo en sistemas estancadosde edad infinita. Sin embargo, la composicin de los fluidos enestos sistemas de alteracin roca-dominado es para un ampliorango de rocas aluminosilicatadas, determinado nicamente por latemperatura y salinidad (contenido de cloruros).

Clasificacin de los fluidos geotermalesUna buena sntesis fue propuesta por Arnrsson et al. (2007),quienes han caracterizado los fluidos geotermales en dos categorasprincipales, basndose en los procesos de diferenciacingeoqumica que tienen lugar durante la evolucin del fluido. Estascategoras son: a) fluidos primarios y b) fluidos secundarios. As, sedefinen los fluidos primarios como aquellos que se encuentran en

la base de la celda convectiva (nivel de profundidad-base) y puedenser producto de la mezcla de voltiles magmticos con diversoscomponentes fluidos, como aguas metericas, marinas y connatas.

Fluidos primariosLa composicin qumica de los fluidos geotrmicos primarios estdeterminada por la composicin de la fuente de fluidos y aquellasreacciones que involucren tanto la disolucin de minerales primarios,como la precipitacin de minerales secundarios junto con losprocesos de adsorcin y desorcin (Arnrsson et al., 2007).

Generalmente, la fuente de fluidos es agua meterica o marina,siendo posible adems identificar componentes de fluidosmagmticos, metamrficos y connatos. Estos fluidos sonprincipalmente de tipo clorurado, sulfato-cido y salmueras hper-salinas (Arnrsson et al., 2007).

Aguas cloruradas (Na-Cl)

Corresponde al tipo de agua ms comn en sistemas geotermalesy presenta concentraciones elevadas de Cl que pueden alcanzarlos miles de ppm. El origen de este componente puede ser asociadoa fluidos magmticos profundos o a la lixiviacin de la roca. Otraalternativa para los fluidos salinos es la reaccin entre HClmagmtico y los minerales formadores de roca. El nicocomponente mayoritario conservativo en estas aguas es el Cl,mientras que los cationes estn controlados principalmente por laprecipitacin de sulfatos (Nicholson, 1993).

Aguas sulfato-cidas

Este tipo de fluidos es frecuente en sistemas geotermales volcnicos,generalmente asociados a volcanes andesticos (Truesdell, 1991).La acidez es causada por HCl y/o HSO4, generando que el pH deestos fluidos en las partes altas (distancias cercanas a crteresvolcnicos), cabecera de las zonas donde emergen las aguasgeotermales, usualmente sea muy bajo (pH~2 a 25C). Sinembargo, a altas temperaturas estas aguas son casi neutras, yaque la acidez est dada por el HSO4- que se disocia bajo esascondiciones. As, la mayor diferencia entre aguas cloruradas ysulfato-cidas reside en que el buffer de pH para las aguascloruradas es CO2/HCO3-, mientras que para las aguas de tiposulfato-cidas es HSO4-/SO4-2 (Arnrsson et al., 2007).

Salmueras

Estas aguas se forman por la concentracin de sales en la faselquida, hasta dar origen a salmueras geotermales. Estaconcentracin puede tener su origen en: a) dilucin de evaporitasy posterior reaccin con minerales formadores de roca y HClmagmtico, b) separacin de una fase gaseosa a travs de

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enfriamiento o flasheo de un flujo salino, c) pueden correspondera aguas connatas originadas en cuencas sedimentarias.

Fluidos secundariosLa composicin qumica de los fluidos geotrmicos secundariosest determinada por procesos de separacin y mezcla que sufrenlos fluidos primarios a medida que ascienden hacia la superficie(Fournier, 1977). Estos procesos incluyen flasheo, separacin defases en un fluido salino, condensacin de vapor y mezcla conaguas superficiales, entre otros. Los fluidos secundarios sonprincipalmente de tipo sulfato-cidos vapor calentados,carbonatados y perifricos (Arnrsson et al., 2007).

Aguas sulfato-cidas o vapor-calentadas

El origen de este tipo de aguas ocurre cuando, en un campogeotrmico de alta temperatura, se condensan vapores ricos enH2S debido a prdida de calor o mezcla con aguas superficiales,permitiendo la precipitacin de sulfatos. Estas aguas se caracterizanpor presentar bajas concentraciones de Cl y alto sulfato(concentraciones relativas) y suelen presentar un pH muy bajo(


CAPTULO IIICARACTERIZACIN DE LAS ZONAS GEOTERMALES

Como se ha mencionado anteriormente, la regin Moquegua cuentacon zonas geotermales de mediana y alta entalpa, consideradascomo las ms importantes de la regin y del pas, seguida deTacna. Razn por la cual, en el ao 2009, el Ingemmet inici laevaluacin de los recursos geotrmicos en la regin, a travs delinventario de las manifestaciones geotermales e identificacin delas reas promisorias, que puedan destinarse a la explotacin dela energa geotrmica para la generacin de electricidad.

Posteriormente, entre el 2010 y 2011, Ingemmet realiz lacaracterizacin geolgica y geoqumica de las zonas geotermalesidentificadas en la regin Moquegua, localizando un total de seiszonas geotermales (figura 5).

MARCO GEOLGICO REGIONAL DE LASZONAS GEOTERMALES DE MOQUEGUALas unidades geolgicas del rea donde se localizan las seis (06)zonas geotermales promisorias de la regin Moquegua son rocasmetamrficas del Complejo Basal de la Costa; sedimentarias de laformacin Socosani, grupo Yura, formacin Murco, formacinMoquegua; rocas intrusivas del grupo Toquepala; as como rocasvolcnicas del Palegeno y Negeno, las cuales se describen acontinuacin.

Complejo Basal de la Costa del Precmbrico, compuesto porgneis que afloran al norte de Omate, con dataciones de 445.99Ma y 55711.5 Ma (Snchez, 1983).

Formacin Socosani del Toarciano-Batoniano (Benavides,1962), consiste en calizas y areniscas calcreas con presencia defsiles, con espesores variables que pueden llegar a medir 500metros (Jenks, 1948).

Grupo YuraEl grupo Yura est compuesto por rocas sedimentarias que afloranal sur y sur-oeste del volcn Huaynaputina, a lo largo del roTambo, en el entorno de la zona geotermal de Ullucn; otra zonadonde hay gran afloramiento de este grupo es a unos kilmetros alnoreste del volcn Ubinas, por el poblado de Taza, prximo a lazona geotermal Ichua-Jess Mara. Las formaciones que

componen el grupo Yura son: Puente, Cachios, Labra, Gramadaly Hualhuani.

La formacin Puente que marca el inicio del grupo Yura es asignadaal Caloviano inferior (Len, 1981; Vicente et al., 1982; Jacay,2005 y 2006; Acosta et al., 2011), est formada por un estimado de600 metros (Alvn, 2010) de areniscas verdosas intercaladas conlutitas negras.

La formacin Cachios de edad Caloviana (Benavides, 1962)consiste en lutitas negras, a veces pizarrosas, con algunas barrasdelgadas de arenisca que se encuentran en paquetes deslizadosen forma de olistolitos (Vicente et al., 1979; Carlotto et al., 2009) ycon presencia de bivalvos fsiles; puede tener hasta 500 metrosde espesor.

La formacin Labra sobreyace a la formacin Cachios en contactogradacional; consiste en barras medias y gruesas de arenisca conalgunas capas de lutitas negras, y puede tener hasta 500 metrosde espesor.

La formacin Gramadal del Titoniano (Chvez, 1982) consiste encapas de caliza y lutitas grises y puede tener 80 a ms de 200metros de espesor. La formacin Hualhuani que sobreyace demanera concordante a la formacin Gramadal est conformadapor arenisca cuarzosa muy consistente que contiene restos devegetales fsiles y puede tener 120 metros de espesor.

La formacin Hualhuani asignada al Berriasiano, por su posicinestratigrfica, es una secuencia de 60 metros de espesor (Acostaet al., 2011) compuesta por cuarcitas y areniscas cuarzosas conlaminacin oblicua y presencia de restos de plantas fsiles.

La formacin Murco del Berremiano-Albiano inferior (Romero etal., 2003) aflora al noreste del volcn Ubinas, consiste en unasecuencia de limoarcillitas, limolitas, areniscas, yesos ymicroconglomerados en un espesor aproximado de 150 metros.

La formacin Moquegua se ubica al sur del volcn Huaynaputina,consiste en una secuencia de sedimentos finos, conglomerados yvolcano-sedimentarios de unos 600 metros aproximadamente enel medio de la cuenca, con datacin de entre 4 y 50 Ma (Decou etal., 2011).

18

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Intrusivos ToquepalaLos intrusivos Toquepala (55-75 Ma) afloran de manera aislada,lo que se observa en el extremo sur-oeste del mapa geolgico(ver anexo). Por otro lado, al noroeste de Calacoa y aguas arribadel ro Tambo desde Matalaque, se muestran ocasionalesafloramientos posiblemente del Hualillas (10-24 Ma). Al norte deOmate, se notan dos cuerpos intrusivos del Barroso inferior, unode ellos datado en 8.40.3 Ma por Martnez et al. (2003). La zonageotermal de Ullucn se ubica en el cuerpo a 6 kilmetros al nortede Coalaque.

Volcnicos del Palegeno-NegenoLas rocas volcnicas del Palegeno-Negeno estn conformadaspor las siguientes unidades: Toquepala, Tacaza, Huaylillas yBarroso.

El grupo Toquepala est compuesto por lavas, volcano-sedimentarios, ignimbritas y subvolcnicos emplazados durante elCretsico superior y el Paleoceno.

El grupo Tacaza (24-30 Ma) en esta regin est representado porignimbritas y depsitos volcano-sedimentarios que se ven en elborde oeste de la cordillera Occidental. Se caracterizan porpresentar concentraciones medias y altas de K2O; el Al2O3 varaentre 15-22wt. % y el MgO es

20

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Figura 7 Manifestaciones termales en Puente Bello-Titire. A la izquierda, se observan las fuentes en la zona dePuente Bello y, a la derecha, en la zona de Pampa Vilaje.

Figura 8 Afloramiento de areniscas del Gpo. Maure, en la zona del C Puentecollo.

Asimismo, en el sector oeste se tiene la presencia de afloramientosde la facie volcnica del grupo Maure, en los cerros de Llocollo,Jancocollotapata, Huilacollo, compuesta de niveles andesticosporfirticos y afanticos, con intercalaciones de niveles tobceos delapilli con cuarzo, biotita y pmez. Al norte de la zona geotermal deTitire se tiene el afloramiento de areniscas cuarzosas de la formacinHualhuani en la zona de Jayujayune (Rodrguez et al., 2000;Galds & Ticona, 2000).

La zona de Titire se encuentra afectada por control estructural derumbo andino (figura 9), el cual se pone de manifiesto a travs defallas y estructuras (sinclinales y anticlinales que afectan a las rocas

sedimentarias). Este control de rumbo andino es el principalresponsable de la surgencia de las fuentes en la zona de PampaVilaje, donde las fuentes se alinean en esta direccin. Asimismo, enPuente Bello las fuentes surgen a lo largo del ro, el cual estcontrolado por una estructura de rumbo NE-SO.

Finalmente, es importante mencionar que la actividad hidrotermalque existe en la zona ha ocasionado la formacin de travertinos,los cuales se encuentran fuertemente fracturados (figura 10), yproducto de este fracturamiento es que en algunos sectores sehan producido derrumbes, formando pequeas cavernas por lascuales discurre el ro Titire.

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Figura 9 Imagen satelital donde se muestran las principales fallas y lineamientos estructurales en Titire-Puente Bello.

Figura 10 Vista del afloramiento de sinter plegado y totalmente fracturado.

Manifestaciones geotermales: Las manifestaciones geotermalesen Titire surgen en tres reas diferentes: Puente Bello (tambinllamado Ccollo/Titire o solo Titire), Pampa Vilaje y quebradaUmajaeso (figura 11).

En el primer sector, las fuentes nicamente se encuentranrestringidas a la zona comprendida entre los cerros Puente yPuentecillo, en este sector se han inventariado 14 manifestacionespero existen alrededor de 30. Las manifestaciones surgenprincipalmente en depsitos holocnicos (fluviales-aluviales).Asimismo, se observa que algunas fuentes presentan bastantepresin de surgencia, por lo que se convierten en un atractivoturstico interesante (en algunas de estas, el agua sobrepasa los 2metros de altura (figura 12). Las temperaturas de descarga varande 31 C a 83 C.

En el segundo sector, se han inventariado 16 manifestacionesgeotermales, las cuales se encuentran alineadas por una estructurade direccin NO-SE. Dichas fuentes surgen en depsitos aluvialesy en algunas fracturas de lavas andesticas del grupo Maure (figura13). Las temperaturas de descarga varan de 50 C a 67 C.

En la tercera rea, la quebrada Umajaeso comprende un puntode descarga a 55 C. El agua sube a una piscina natural ubicadaen un prado en pendiente y con flujo de alrededor de 25 L/m. Estemanantial trmico no tiene depsitos minerales asociados ni seobserva alteracin hidrotermal.

La mayora de las fuentes presentan bastante burbujeo, lo quesugiere la presencia de gases disueltos, asociados posiblemente ala existencia de carbonatos, de ah la abundante precipitacin de


sinter silicio y calcareo originando diversas formas de surgencia;en algunos sectores se pueden observar surgencias a manera detorres, formadas por la acumulacin de sinter, (figura 14); asimismo,en la parte sureste de Puente Bello se pueden encontrar variosvestigios de este tipo de surgencias. Los rangos de temperaturavaran entre los 23 C y 79 C, el pH vara entre 6 y 7, lo que nossugiere que las aguas van de neutras a ligeramente cidas. Laconductividad elctrica vara entre 15 y 22 mS/cm, lo que indicaque son aguas altamente mineralizadas.

Es importante mencionar que en la zona de Pampa Vilaje seregistraron algunos valores de CE superiores a los 50 mS/cm,debido a la baja masa de agua, por la intensa evaporacin queocurre en la zona, ocasionando la precipitacin de abundantessales.

Caractersticas hidroqumicas: El mapa (figura 11) de ubicacinde las manifestaciones geotermales muestra tres reas dondeemergen fuentes termales asociadas a la zona geotermal de Titire-Puente Bello. En esta zona se determinaron parmetros fsico-qumicos de las aguas in situ, asimismo se realiz el muestreo parael anlisis qumico e isotpico, los resultados son presentados enlos cuadros 5, 6 y 8.

Las fuentes termales de Puente Bello emergen en el curso del roTitire, a 4400 m. s. n. m., donde se observa que, en su mayora,estas aguas se mezclan con las del ro. Segn su composicinqumica, estas aguas se caracterizan por presentar elevadaconcentracin de ion cloruro (alrededor de 5400 mg/L) y sodio(alrededor de 3800 mg/L), tambin alcanzan temperaturas de hasta83C, pH 7 y conductividad de 16.5 mS/cm (cuadro 5), siendocaracterstico de las aguas geotermales.

Al NO de Puente Bello se presentan manifestaciones geotermalesque emergen en varios puntos en la quebrada denominada Pampade Vilaje, a 4420 m. s. n. m.. Estas fuentes presentan temperaturasen superficie que van desde 51 C a 67.8 C, con pH 7 yconductividad elctrica elevada de 30.6 mS/cm (cuadro 5).

Estas fuentes termales, en su composicin qumica (cuadro 6),observan elevada concentracin del ion cloruro (11 360 mg/L) ysodio (7179 mg/L), siendo el doble en comparacin con las fuentestermales de Puente Bello de mayor temperatura superficial. Estacaracterstica, posiblemente, est asociada al bajo caudal quepresentan, produciendo una concentracin de los iones ensuperficie por precipitacin, debido a la evaporacin natural (solar),cuyo acufero es poco profundo, afectado por las condicionesmeteorolgicas externas de la zona.

El balance inico calculado para los resultados analticos de estasfuentes termales vara entre 3 a 4 %, siendo aceptables.

ORIGEN Y EVOLUCIN DE LOS FLUIDOSGEOTERMALESLos componentes de las aguas termales pueden ser clasificadosen 2 grupos de acuerdo a su comportamiento y, por lo tanto, al tipode informacin que entregan: 1) qumicamente inertes, tambinllamados trazadores y 2) qumicamente reactivos, tambinllamados geoindicadores (Giggenbach, 1991a; Arnrsson, 2000).

Los trazadores, debido a que son qumicamente inertes, una vezque son agregados a la fase lquida permanecen sin cambios; porlo que permiten conocer su origen y, por lo tanto, el origen de lasaguas que los contienen. Los geoindicadores responden a cambiosen el medio, por lo que sus concentraciones en las aguas termalesdependen de la evolucin de los fluidos de un sistema geotermal.La temperatura y, en menor medida, la presin afectan lasconcentraciones de los geoindicadores (Giggenbach, 1991a).

Ejemplos de trazadores en las aguas termales son: Cl, B, Li, Rb yCs, mientras que ejemplos de geoindicadores son: Na, K, Mg, Ca.El lmite entre estos grupos no es rgido, porque la temperaturapuede hacer que elementos qumicamente inertes se vuelvanreactivos (Giggenbach, 1991a).

Clasificacin de las aguas termalesGiggenbach (1988) propone un diagrama de clasificacin que utilizalas concentraciones de aniones mayores presentes en el agua,correspondientes a Cl, SO4 y HCO3. Mediante el anlisis de estostres aniones se puede inferir el origen de los fluidos y los procesosque estos hayan sufrido durante su ascenso a la superficie.

Asimismo, el contenido relativo de Cl, SO4 y HCO3 entrega unaprimera clasificacin de las aguas termales y permite ubicarlasdentro de un sistema geotermal, se debe a que la cantidad relativade estos componentes vara con la evolucin de las aguas en unsistema geotermal (Giggenbach, 1997). Particularmente, lacomposicin de las aguas cloruradas neutras (aguas maduras)entrega informacin relevante de las condiciones fsico-qumicasdel reservorio, porque son el producto final del equilibrio entreagua y roca (Giggenbach, 1988).

El origen de los aniones Cl, SO4 y HCO3 se puede asociar a lapresencia de HCl, SO2 y CO2, respectivamente. El origen magmticode estos componentes permite inferir la evolucin de aguasinmaduras, cidas y oxidadas a aguas maduras, neutras yreducidas (Giggenbach, 1997).

El diagrama ternario Cl-SO4-HCO3 (Giggenbach, 1988), ver figura15, muestra que las aguas de la zona geotermal de Titire-PuenteBello se localizan sobre la regin de aguas cloruradas neutras(aguas maduras), debido a su alto contenido del ion cloruro,caracterstico de aguas geotermales que provienen de reservoriosclorurados profundos.

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Figura 11 Ubicacin de las manifestaciones geotermales en la zona geotermal de Titire-Puente Bello.

Figura 12 Manifestacin geotermal en la zona de Puente Bello, ntese la presin de surgencia, as como laprecipitacin de sinter.


Figura 13 Manifestacin geotermal en la zona de Pampa Vilaje.

Cuadro 5Parmetros medidos in situ de las muestras colectadas

N. Fuente Fecha Cdigo Temp. CTemp.

amb. CpH CE (S/cm)

Proporcin de flujo (L/min.)

1 Puente Bello 04/07/2010 1318-015 83.60 12 6.97 16 770 3002 Pampa Vilaje 4 02/09/2010 1318-016 67.80 10 7.00 30 600 303 Titire 6 02/09/2010 1318-017 82.90 11 7.00 16 390 300

Cuadro 6Resultado de la composicin qumica de las fuentes termales

Fuente CdigoLi

mg/LNa

mg/LK

mg/LCa

mg/LMg

mg/LCl

mg/LF

mg/LSO4

mg/LHCO3mg/L

Bmg/L

Asmg/L

SiO2mg/L

Puente Bello 1318-015 12 3 712 207 288 56 5 209 1 537 832 64 2 67Pampa Vilaje 4 1318-016 30 7 179 582 247 26 11 360 559 686 161 142Titire 6 1318-017 12 3 928 200 273 56 5 413 976 736 71 59

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Figura 14 Vista de una surgencia de agua a manera de torre.

Trazadores qumicosSon elementos que forman parte del grupo de especiesconservativas o solubles y son considerados como buenostrazadores para la determinacin del origen de los fluidosgeotermales (Giggenbach, 1991). Por ejemplo, los elementos deLi, Rb y Cs, que se incorporan en minerales secundarios y dealteracin (Cs en zeolitas hidrotermales, Rb en minerales de arcillasricos en K como la illita y el Li en cuarzo autignico y clorita;Goguel, 1983), a menudo muestran un decrecimiento en suconcentracin con el incremento de la migracin hacia la superficiey con el incremento del flujo lateral.

Mientras que el Li, por ser un metal alcalino, no es afectado porprocesos secundarios y puede ser usado como trazador enprocesos de disolucin de roca a profundidad como una referenciapara evaluar el posible origen del agua, su concentracin esgeneralmente baja, siendo en promedio de


Asimismo, el Cl y B son elementos conservativos en el sistemageotermal, son fijados en la fase fluida sin llegar al equilibrio, loscuales son considerados como los mejores geoindicadores paradeterminar el origen del sistema geotrmico. Igualmente, laproporcin B/Cl y el diagrama ternario Cl-Li-B son usados paraindicar el origen del fluido.

La composicin relativa Cl-B-Li utilizada como trazador geoqumico,representada en la figura 16, seala un origen comn para lasaguas de la zona geotermal de Titire-Puente Bello, con predominiode la especie clorurada, debido a la absorcin de vaporesmagmticos de baja proporcin B/Cl, ya que los fluidos provendrandesde un sistema hidrotermal viejo y estos migraran desde la rocavieja del basamento.

Adems, la baja proporcin de B/Cl indicara que en etapastempranas de calentamiento en el sistema, el B, debido a la altavolatilidad (al igual que As, Sb y Hg), aun permanece en su formavoltil incluso a bajas temperaturas, siendo probablemente expelido(eliminado) durante los primeros estados de calentamiento delsistema, por lo que este sistema hidrotermal presenta la proporcinB/Cl bajo de 0.04 (Giggenbach, 1991).

El B vara su comportamiento a distintas temperaturas; a menos de150 C, el B es incorporado a minerales de arcilla; a temperaturassuperiores a 150 C, el B acta como elemento conservativo,mientras que el Cl mantiene sus propiedades de elementoconservativo a cualquier temperatura. A altas temperaturas, el Cl yB ocurren como HCl y H3BO3, respectivamente, donde ambos sonvoltiles y capaces de ser movilizados por vapores a altastemperaturas, de esto se desprende que los componentes sonaportados a la solucin por vapores magmticos responsables dela formacin de las salmueras cidas en sistemas magmticos(Giggenbach, 1991), presencia de rocas sedimentarias ricas enmateria orgnica, rocas metamrficas o puede ser lixiviado desdesecuencias evaporticas (White, 1957; Nicholson, 1993).

Las proporciones de B/Cl altas y bajas son un reflejo de absorcinde HCl y H3BO3 a altas y bajas temperaturas, respectivamente.Existen otros orgenes posibles para estos elementos, entre losque se cuentan: i) extraccin de componentes de rocas volcnicasy sedimentarias (Arnrsson & Andresdottir, 1995), ii) aporteatmosfrico y iii) mezcla con agua marina, la que presenta unarazn conocida de Cl/B de 1330.

El B, considerado como un buen elemento trazador para ladeterminacin del origen de fluidos geotermales (Giggenbach,1991), puede ser expresado como cido brico (H3BO3) o HBO2-y su contenido promedio en aguas de tipo clorurada vara entrelos 10-50 mg/kg. Altos contenidos de B estn asociados a lapresencia de rocas andesticas, con concentraciones mucho mselevadas con otras rocas volcnicas.

Las aguas geotermales de la zona de Titire-Puente Bello presentanen su composicin qumica elevada concentracin de B, en rangosentre los 64 a 161 mg/L; sin embargo, la proporcin atmica B/Cles de 0.04, relativamente muy baja, posiblemente debido a ladilucin con aguas de baja proporcin B/Cl. La figura 17 muestraque las aguas de la zona geotermal de Titire-Puente Bello estaranreaccionando con rocas volcnicas del Negeno y sedimentariasa niveles profundos, evidencindose en la zona intercalacionesde rocas volcnicas y sedimentarias.

Asimismo, durante el flujo lateral de los fluidos termales desdePampa Vilaje hacia la zona de Titire- Puente Bello (figura 11), el Bpodra estar siendo absorbido por algn tipo de arcilla, lo que haceque la proporcin B/Cl sea baja. Adems, podemos indicar que elB ha sido expelido durante los primeros estados de calentamientodel sistema, asociado a un sistema hidrotermal viejo (o antiguo)empobrecido en este elemento, pero por su volatilidad permaneceen su forma (al igual que As, Sb y Hg) incluso a bajas temperaturas(Giggenbach, 1991).

Geotermmetros acuososLos geotermmetros de cationes proveen una importanteherramienta en la estimacin de las condiciones a nivel profundode un sistema geotrmico. Estos geotermmetros se basan enreacciones de intercambio catinico y, en teora, cualquier raznde cationes o especie acuosa sin carga puede ser usada comogeotermmetro mientras prevalezca el equilibrio (Arnrsson &Svavarsson, 1985).

Existen muchos geotermmetros de cationes calculados terica yempricamente; entre los que se cuentan, los geotermmetros deNa/K, K/Mg, Na-K-Ca y Na-K-Mg. No existen diferencias en lacalidad de los geotermmetros, pero es necesario analizarloscuidadosamente y elegir aquellos que se correspondan de mejormanera con las fases minerales que se consideran en equilibrio.

La temperatura de equilibrio en profundidad es una de lascaractersticas ms importantes que se puede obtener de lacomposicin qumica de las aguas termales. La estimacin de latemperatura se hace mediante geotermmetros acuosos quepueden ser clasificados en 2 grupos de acuerdo a Fournier (1991):(1) aquellos que se basan en la dependencia de la temperaturapara disolver minerales individuales en el fluido termal y (2) aquellosque se basan en la dependencia de la temperatura para reacciones,en las que se intercambian iones entre minerales especficos y elfluido termal.

Para validar las temperaturas que entregan los geotermmetrosqumicos, se requiere una serie de supuestos que fueron resumidospor Fournier (1977):

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Figura 15 Diagrama ternario (Giggenbach, 1988): Clasificacin de fuentes termales asociadas a la zona geotermal deTitire-Puente Bello, de acuerdo con la composicin relativa de aniones dominantes.

Figura 16 Composicin relativa de las especies conservativas Cl-Li-B en fuentes termales de Titire-Puente Bello.


Figura 17 Diagrama binario Cl vs. B de aguas termales de Titire-Puente Bello.

geotermmetro Na-K-Mg, derivado de los geotermmetros Na-K(Ellis & Mahon, 1967) y Na-K-Ca (Fournier & Truesdell, 1973). Elgeotermmetro Na-K-Mg se basa en la dependencia de latemperatura de dos reacciones (Ecuacin 02 y 03):Feldespato K + Na+ Feldespato Na + K+

(Ecuacin 02)2,8Feldespato K + 1,6H2O + Mg2+ 0,8Mica K + 0,2Clorita +5,4SiO2 + 2K+

(Ecuacin 03)

Mediante el diagrama ternario Mg-Na-K (figura 18), es posibledeterminar el grado al que se atienen los fluidos al equilibrio con laroca de caja, delinear procesos de mezcla de aguas de distintosorgenes, determinar procesos de dilucin con aguas nomineralizadas, procesos de reequilibrio y presencia de diferentesgrupos o familias de aguas (Giggenbach, 1988, 1991). El clculode los geotermmetros puede ser usado con confiabilidad en lasaguas maduras (aguas en equilibrio), mientras que en las aguasinmaduras y cidas la aplicacin de los geotermmetros no esconfiable, debido a que estas reflejan ms los efectos de la disolucinde la roca de caja que el equilibrio con la misma.

La figura 18 muestra el geoindicador de Na-K-Mg propuesto porGiggenbach (1991a), donde las aguas de las fuentes termales dela zona geotermal de Titire-Puente Bello alcanzan equilibrio parcial;de igual modo, el diagrama seala una tendencia lineal en direccin

- Las reacciones de equilibrio qumico fluido-mineral,dependientes de la temperatura, fijan las concentraciones delos componentes considerados.

- Los minerales, o especies fluidas involucradas en lasreacciones de equilibrio, se encuentran presentes encantidades adecuadas.

- Existe equilibrio qumico fluido-mineral en profundidad, respectoa los componentes considerados.

- El reequilibrio de los fluidos termales durante su ascenso haciala superficie es despreciable.

- El efecto de procesos secundarios como dilucin, mezcla oebullicin es despreciable o, en su defecto, cuantificable ycorregible.

Los geotermmetros no solo entregan la temperatura del equilibriofinal en profundidad, sino que tambin muestran las condicionesdel equilibrio; porque, de lograrse el equilibrio en el reservorio,todos los geotermmetros correctamente aplicados deben entregaruna temperatura similar. Lo anterior permite identificar procesosque afecten al equilibrio.

GeoindicadoresGiggenbach (1988) obtuvo una tcnica que permite determinarqu tipos de muestras son adecuadas para la aplicacin del

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a la temperatura de equilibrio Na/K del reservorio ya sea pordilucin o mezcla entre 180 C a 220 C.

El geoindicador, representado en la figura 19, muestra que lasaguas geotermales de Titire-Puente Bello se ubican dentro delgrupo de aguas inmaduras cerca de la lnea de equilibrio, lo quepodra indicar que estas aguas geotermales se mezclan con aguassuperficiales, en este caso con los del ro Titire. Asimismo, se observaen superficie que las aguas presentan temperaturas elevadas,pese a emerger en el cauce del ro Titire (agua fra), por lo que sepuede inferir que las aguas provienen de un reservorio pocoprofundo asociado a gradiente geotrmico, debido a que en lazona no se evidencia la manifestacin de actividad volcnica reciente.

Para el caso de las aguas de Pampa Vilaje, la grfica (figura 19)muestra su ubicacin dentro del grupo de aguas asociadas a ladisolucin isoqumica de la roca de caja, cuyo origen estdeterminado por la interaccin agua-roca (posiblemente con rocasultramficas, basaltos) a niveles profundos, tambin asociado agradiente trmico o a un cuerpo caliente asociado a rocas intrusivas.

El geoindicador Na-K/Mg-Ca (figura 20) muestra que las aguasde la zona geotermal de Titire-Puente Bello presentan una tendenciaa la lnea de equilibrio, las de mayor tendencia son las aguas de laPampa Vilaje, haciendo una proyeccin vertical a la lnea deequilibrio, el lquido est expuesto a temperaturas elevadas entre200 C y 220 C. Mientras que las aguas de Puente Bellopresentan menor temperatura entre 180 C y 200 C, posiblementepor la mezcla con las aguas del ro Titire.

La estimacin de la temperatura a profundidad para la zonageotermal de TitirePuente Bello se realiz mediante lageotermometra qumica en fase lquida, como resultado se hadeterminado que el reservorio geotrmico presentara temperaturasque superan los 200 C (cuadro 7, figura 21).

Modelos de mezclaLos modelos de mezcla son herramientas efectivas en todas lasetapas del desarrollo geotermal. Ellos permiten la interpretacin delos procesos que actan sobre un pozo de descarga para sermonitoreados en el tiempo, y son en particular tiles durante lasetapas tempranas de la evaluacin del potencial de calor y lasestructuras de flujo de un nuevo recurso geotrmico. Los modelosde mezcla slice-entalpa y cloruro-entalpa han encontrado un usoextendido, y, por lo tanto, son considerados detalladamente.

En este caso hemos utilizado para aguas geotermales, con lafinalidad de tener una idea preliminar del calor del recurso. Adems,por que las fuentes de aguas termales presentan elevado contenidode Si y Cl, y en su mayora con gran cantidad de flujo. Los resultados

obtenidos son geolgicamente razonables, pero estos debernser comprobados mediante perforaciones de sondeo pocoprofundos en la proximidad de las fuentes de estudio.

Diagrama slice-entalpaEl modelo de mezcla slice-entalpa propuesto por Fournier (1977)puede ser usado como una ayuda para evaluar temperaturassubterrneas. Esto es, basado sobre la solubilidad de la slice. Eneste modelo, la concentracin de slice disuelta de un agua mezcladay en un diagrama de slice-entalpa, puede ser usado paradeterminar la temperatura

BOLETIN N° 058- GEODINAMICA E INGENIERIA GEOLOGICA

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