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Ver el documento (formato PDF)   Barcelona, Hernán.  "Caracterización del sistema geotermal de Valle del Cura, San Juan"  (2015-04-17)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Esta Tesis se enfoca en las manifestaciones geotermales del Valle del Cura, ubicado a los 29,5°S y 69,5°O en la Cordillera Frontal de los Andes y sobre el segmento de subducción subhorizontal pampeano-chileno. Se realizó un estudio de prospección geotérmica que incluyó métodos geofísicos (especialmente magnetotelúrica), análisis de la composición química e isotópica de fluidos (fase liquida y gaseosa), modelado geoquímico de los fluidos termales profundos, mediciones de gases en suelos, dataciones radiocarbono, análisis morfoestructural y geomorfológico, litoestratigráfico mediante testigos de pozos y de isotermas locales. Se pudo caracterizar los reservorios, zona de recarga y surgencia, tipo de fluidos, procesos profundos y controles principales y con los resultados integrados al contexto geológico-estructural se confeccionó un modelo conceptual de un sistema geotermal que incluyo su variabilidad espacial y clasificación. Los fluidos termales en Valle del Cura son de origen meteórico y el principal aporte proviene del deshielo (según δ18O, δD y Tritio). Las zonas de recarga tienen un fuerte control estructural-litoestratigráfico y la infiltración puede ser somera o hasta niveles basales de la cuenca (anomalía conductiva identificada a 5 km de profundidad infiere la presencia de salmueras), activando un sistema de circulación profunda conductivo-dominado. El reservorio está constituido por rocas volcaniclásticas del Grupo Choiyoi, es del tipo líquido-dominado y su temperatura alcanza los 180°C y hacia el sur de Despoblados experimenta un incremento en su profundidad, en la fugacidad de CO2 y una disminución de la permeabilidad. Los modelos magnetotelúricos muestran imágenes de la geometría de las zonas de surgencia: están controladas por estructuras permeables enraizadas en la corteza que actúan como conductos de circulación de fluidos termales profundos hasta niveles superficiales fríos. Durante el ascenso, los fluidos termales interactúan con acuíferos someros saturados en componentes atmosféricas a partir de procesos de mezcla, dilución y precipitación de fases minerales (más intensamente en Gollete y Bañitos). Los fluidos termales que alcanzan la superficie descargan aguas cloruradas sódicas con pH neutro y forman manantiales, suelos calcretizados y terrazas de travertino. Los manantiales están comúnmente asociados a intensa emanación de gases (principalmente CO2; mayor a 96%) y se destaca la ausencia de vapor de agua (por enfriamiento conductivo durante el ascenso) y de especies acidas en general (p.ej. H2S). Se propone la existencia de una anomalía térmica que activa la convección local, posiblemente vinculada a cuerpos subvolcánicos recientes con características similares a los emplazados en Despoblados durante el Cuaternario. La magnitud del flujo de CO2, de He y de actividad de Rn es consistente con sistemas convectivos-volcánicos. Además, el aporte de CO2 magmático al sistema geotermal fue confirmado con las composiciones isotópicas del Carbono y del Helio de las manifestaciones termales de Valle del Cura (δ13C ~-6‰ vs. PDB y R/Ra~1,45). La permeabilidad efectiva y el gradiente térmico local controlan selectivamente el dominio de la convección térmica sobre la conducción térmica de las áreas termales estudiadas. La dinámica del sistema es más intensa en Despoblados (mayor complejidad estructural, relación e interacción fluido-roca, temperatura del reservorio y aguas menos evolucionadas, con menor shift de δ18O y un reservorio más superficial) que en Gollete y Bañitos. El área de Bañitos es considerada una posición distal del sistema convectivo y no se descartan celdas de circulación de fluidos parcialmente compartimentalizadas por los lineamientos N120° del basamento. Las características químicas de los fluidos termales y del reservorio son típicas de un sistema geotermal evolucionado –maduro- y consistentes con un cuerpo magmático desgasado que originó la anomalía térmica. La neotectónica regional moderada asegura un ambiente geológicoestructural y magmático suficientemente activo para imponer una evolución del sistema geotermal mediante pulsos de actividad. Como conclusión, el sistema geotermal de Valle del Cura está caracterizado por a) una leve anomalía térmica local que vigoriza una convección tenue sobreimpuesta al sistema termal conductivo-dominado, b) reservorios de media a alta entalpía, líquido-dominados y por debajo de los 800 m de profundidad y c) una dinámica modulada por la permeabilidad efectiva y por la cercanía a la anomalía térmica, con mayor intensidad en Despoblados y que se atenúa hacia el sur. En general, se comprobó que un sistema de fallas enraizados en niveles corticales medios que favorecen la infiltración de agua en profundidad sumado a pequeñas anomalías térmicas vinculadas a la actividad magmática modulada por la neotectónica pueden generar sistemas hidrotermales profundos y sistemas geotermales de alta entalpía. Por consiguiente, el ejemplo del sistema geotermal de Valle del Cura fuerza a reevaluar el potencial geotérmico de los segmentos de subducción subhorizontal actuales, hasta el momento considerado de baja entalpía-conducción-dominados, y abre nuevas perspectivas en la exploración de estos recursos a lo largo de los Andes en zonas previamente desestimadas.

Abstract:
This thesis focuses on the geothermal manifestations of the Valle del Cura, located at 29.5°S and 69.5°W, on the Cordillera Frontal and on the Pampean-Chilean flat-slab subduction segment. A study of geothermal exploration including geophysical methods (especially magnetotellurics), analysis of the chemical and isotopic composition of fluids (liquid and gaseous phases), geochemical modeling of the deep thermal fluids, measurements of soil flux gases, radiocarbon dating, and morphostructural, geomorphological and lithostratigraphic analysis of core samples and local isotherms was carried out. The reservoirs, refilling and upwelling areas, type of fluids, deep processes and key controls were characterized. The results were constrained by the geological-structural framework, and then a conceptual model of a geothermal system that included its spatial variability and classification was made. It was concluded that the thermal fluids in Valle del Cura are of meteoric origin and that the main contribution comes from thawing (according to δ18O, δD and tritium). The recharging areas have a strong structurallithostratigraphic control and infiltration may be shallow or up to the basal levels of the basin (the conductive anomaly identified at a depth of 5 km allows inferring the presence of brines), activating a conductive-dominated deep circulation system. The reservoir consists of volcaniclastic rocks of the Choiyoi Group, is of the liquid-dominated type and its temperature reaches 180°C. South of Despoblados, it experiences an increase in its depth and in the CO2 fugacity and a decrease in permeability. The magnetotelluric models show images of the geometry of the upwelling zones that indicate that they are controlled by permeable structures rooted in the cortex which act as a circulation conduit of deep thermal fluids to cold surface levels. During the ascent, the thermal fluids interact with shallow aquifers saturated in atmospheric components from mixing, dilution and precipitation processes of mineral phases (more intensely in Gollete and Bañitos). The thermal fluids that reach the surface discharge sodium-chloride waters with neutral pH and form springs, calcretized soils and travertine terraces. The springs are commonly associated with intense emission of gases (mainly CO2; higher than 96%) and characterized by the absence of steam (by conductive cooling during the ascent) and generally acid species (e.g. H2S). There seems to exist a thermal anomaly that slightly activates local convection, possibly linked to recent subvolcanic bodies with characteristics similar to those located in Despoblados during the Quaternary period. The magnitude of the CO2 and He flux and Rn activity is consistent with convective-volcanic systems. In addition, the contribution of magmatic CO2 to the geothermal system was confirmed with the isotopic compositions of carbon and helium thermal manifestations of Valle del Cura (δ13C ~-6‰ vs. PDB and R/Ra ~ 1.45). The effective permeability and the local thermal gradient selectively control the convectivedomain over the conductive-domain of the thermal areas studied. The dynamics of the system is more intense in Despoblados (greater structural complexity, fluid-rock relationship and interaction, temperature of the reservoir and less evolved water, lower δ18O shift and a more surface reservoir) than in Gollete and Bañitos. The area of Bañitos is considered a distal position of the slightly convective system. In addition, cells of fluid circulation partially compartmentalized by the N120° lineaments of the basement cannot be discarded. The chemical characteristics of the thermal fluid and the reservoir are typical of an evolved -i.e. maturegeothermal system and consistent with a degassed magmatic body that originated the thermal anomaly. The moderate regional neotectonics ensures a geological-structural and magmatic environment sufficiently active to impose an evolution of the geothermal system using pulses of activity. In conclusion, the geothermal system of Valle del Cura is characterized by: a) a mild local thermal anomaly that invigorates a convection overimposed to the conductive-dominated circulation system, b) reservoirs of medium to high enthalpy, liquid-dominated and below 800 m depth, and c) dynamics modulated by the effective permeability and proximity to the thermal anomaly, with greater intensity in Despoblados, which decreases to the south. In general, it was shown that a system of failures rooted in crust levels that favor the infiltration of water in depth, together with small thermal anomalies related to the magmatic activity modulated by the neotectonics, can generate deep hydrothermal systems and high-enthalpy geothermal systems. Accordingly, the example of the geothermal system of Valle del Cura forces to re-evaluate the geothermal potential of the current flat-slab subduction segments, so far considered of low enthalpy and conductive-dominated, and opens up new perspectives in the exploration of these resources throughout the Andes in previously ignored areas.

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Registro:
Título : Caracterización del sistema geotermal de Valle del Cura, San Juan     =    Characterization of the Valle del Cura geothermal system, San Juan
Autor : Barcelona, Hernán
Director : Favetto, Alicia
Director Asistente : Ostera, Héctor
Jurados : Coira, Beatriz  ; Aragón, Eugenio  ; Rapalini, Augusto
Año : 2015-04-17
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Instituto de Geocronología y Geología Isotópica (INGEIS)
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Geológicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_5699_Barcelona
Idioma : Español
Area Temática : 
Palabras claves : SISTEMA GEOTERMAL; SEGMENTO DE SUBDUCCION SUBHORIZONTAL; GEOQUIMICA DE FLUIDOS PROFUNDOS; MAGNETOTELURICA; VALLE DEL CURA; CORDILLERA FRONTAL; GEOTHERMICS; FLAT-SLAB GEOTHERMAL PLAY; DEEP FLUID GEOCHEMISTRY; MAGNETOTELLURICS; VALLE DEL CURA; FRONTAL CORDILLERA
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