(PREG) Diplomado de especialización en geotermia
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Programa Regional de Entrenamiento Geotérmico (PREG) Diplomado de especialización en geotermia-2013 Universidad de El Salvador Facultad de Ingeniería y Arquitectura Unidad de Postgrados Distribución y correlación de minerales de alteración de los pozos del campo geotérmico de San Vicente, El Salvador Presentado Por: Integrantes del grupo Leónidas Monterroso Najera Ing. Geólogo Elizabeth Torio Henríquez Lic. Geólogo Director del trabajo: Ciudad Universitaria, 04 de Diciembre de 2013 RESUMEN El campo geotérmico de San Vicente se encuentra a aproximadamente 50 kilómetros al este de la ciudad de San Salvador, en el cual se han perforado 6 pozos exploratorios profundos con la finalidad de confirmar la existencia de un reservorio y verificar la extensión de dicho reservorio. Durante la perforación y después de esta se han recolectado una gran cantidad de datos, los cuales son de gran importancia para la compresión del sistema geotérmico, entre estos datos se han analizado 3: mineralogía de alteración hidrotermal, temperatura de homogenización de inclusiones fluidas y temperaturas estabilizadas de los pozos. El objetivo de dicho análisis fue evaluar la evolución térmica del campo geotérmico, determinando las relaciones mineralógicas entre los pozos, analizando muestras de núcleos de los pozos para el estudio de inclusiones fluidas, correlacionando las temperaturas mineralógicas con las temperaturas de homogenización y analizando la evolución térmica del campo por medio de la comparación con la temperatura estabilizada de los pozos. Dando como resultado que el flujo geotérmico tiene un desplazamiento lateral en el área de estudio, siendo este controlado estructuralmente, donde una serie de lineamientos que se encuentran al sur que tienen direcciones preferenciales norte-sur pueden ser los responsables de dicho control. En este tren (sur-norte) por el cual se moviliza el sistema, las temperaturas estabilizadas se encuentran en equilibrio con las temperaturas mineralógicas y las temperaturas de homogenización (pozos SV-1, SV1A, SV-5A y SV-5B), en contraste con el noreste, donde se pudo identificar que existe un enfriamiento en el sistema (pozo SV-2A), en cambio al noroeste el sistema tiene un límite o una frontera, ya que se identificó que el pozo SV-3 no tiene alguna relación con el mismo. Las temperaturas máximas medidas son de 255ºC, y la zona de alimentación tendrá espesores entre los 300-400 metros, la cual se encuentra en profundidades variables, aumentando hacia el sur donde se localiza la fuente de calor y el up-flow. 2 ÍNDICE INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 5 1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ..................................................................................... 6 2. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................................ 7 3. LOCALIZACIÓN ...................................................................................................................... 8 4. OBJETIVOS........................................................................................................................... 10 4.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................... 10 4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS......................................................................................... 10 5. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................ 11 5.1 MINERALES DE ALTERACIÓN .................................................................................... 11 5.1.1 PROCESOS DEBIDOS A LA ALTERACIÓN HIDROTERMAL ............................. 12 5.1.2 CLASIFICACIÓN DE ALTERACIÓN HIDROTERMAL .......................................... 13 5.2 TEMPERATURA ESTABILIZADA DEL POZO .............................................................. 15 5.3 INCLUSIONES FLUIDAS............................................................................................... 16 5.3.1 6. TIPOS DE INCLUSIONES...................................................................................... 19 METODOLOGÍA .................................................................................................................... 22 6.1 RECOPILACIÓN BIBLIOGRÁFICA ............................................................................... 22 6.2 ETAPA DE CAMPO ....................................................................................................... 22 6.3 ETAPA DE ELABORACIÓN DE INFORME FINAL ....................................................... 22 7. GEOLOGÍA REGIONAL DEL CAMPO GEOTÉRMICO DE SAN VICENTE........................ 23 8. DATOS DE CAMPO .............................................................................................................. 25 8.1 MINERALOGIA DE ALTERACIÓN EN LOS POZOS DE EXPLORACIÓN DEL CAMPO GEOTÉRMICO DE SAN VICENTE .......................................................................................... 25 8.2 ANÁLISIS DE INCLUSIONES FLUIDAS ....................................................................... 28 8.3 TEMPERATURAS ESTABILIZADAS DE LOS POZOS DE EXPLORACIÓN DE SAN VICENTE ................................................................................................................................... 29 9. CORRELACIÓN DE DATOS................................................................................................. 35 9.1 CORRELACION MINERALOGICA ................................................................................ 37 9.2 CORRELACIÓN DE TEMPERATURAS ESTABILIZADAS, MINERALÓGICAS E INCLUSIONES FLUIDAS.......................................................................................................... 43 10. CONCLUSIONES .............................................................................................................. 49 11. RECOMENDACIONES ...................................................................................................... 50 12. AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................ 51 3 13. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................. 52 14. APÉNDICES ...................................................................................................................... 53 INDICE DE TABLAS TABLA 1 DESCRIPCIÓN DE LOS POZOS DE SAN VICENTE ................................................................................... 8 TABLA 2 FACTORES QUE CONTROLAN A LA ALTERACIÓN HIDROTERMAL DE LAS ROCAS ..................................... 11 TABLA 3 MINERALES INDICADORES DE LAS FACIES ......................................................................................... 25 TABLA 4 FACIES MINERALÓGICAS DE LOS POZOS SV-1 Y SV-1A ..................................................................... 25 TABLA 5 FACIES MINERALÓGICAS DEL POZO SV-2A ....................................................................................... 26 TABLA 6 FACIES MINERALÓGICAS DEL POZO SV-3 ......................................................................................... 26 TABLA 7 FACIES MINERALÓGICAS DE LOS POZOS SV-5A Y SV-5B .................................................................. 26 TABLA 8 APARICIÓN DE MINERALES DE ALTERACIÓN EN LOS POZOS SV-1 Y SV-1A .......................................... 27 TABLA 9 APARICIÓN DE MINERALES DE ALTERACIÓN EN LOS POZOS SV-2A Y SV-3 .......................................... 27 TABLA 10 APARICIÓN DE MINERALES DE ALTERACIÓN EN POZO SV-5A ............................................................ 28 TABLA 11 TEMPERATURAS DE HOMOGENIZACIÓN PARA DOS INCLUSIONES FLUIDAS DEL POZO SV-5A ................ 28 TABLA 12 RESUMEN DE LOS RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE INCLUSIONES FLUIDAS EN LOS POZOS DE SAN VICENTE .......................................................................................................................................................... 29 INDICE DE FIGURAS FIGURA 1 TORRE DE PERFORACIÓN DEL POZO SV-5B ..................................................................................... 8 FIGURA 2 UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO ................................................................................................... 9 FIGURA 3 MINERALES DE ALTERACIÓN HIDROTERMAL QUE SE UTILIZAN NORMALMENTE COMO GEOTERMÓMETROS Y SUS RANGOS DE ESTABILIDAD DE TEMPERATURA. SECCIONES PUNTEADAS INDICAN QUE EL MINERAL ESTA FUERA DE SUS RANGOS HABITUALES DE ESTABILIDAD (MODIFICADO DE REYES, 1990) .............................. 12 FIGURA 4 RECUPERACIÓN TÉRMICA DE UN POZO (FUENTE: DIAPOSITIVAS DEL DIPLOMADO EN GEOTERMIA 2013, EL SALVADOR) .................................................................................................................................... 15 FIGURA 5 GRÁFICO MOSTRANDO LA TRAYECTORIA AL DESCENDER LA TEMPERATURA EN UN DIAGRAMA DE FASES DE H2O DE UN LIQUIDO (L) ATRAPADO EN UNA INCLUSIÓN (V=VAPOR). .................................................... 17 FIGURA 6 GRÁFICO DE SHEPPERD ET AL. (1985) INDICANDO LAS CURVAS DE SOLUBILIDAD .............................. 18 FIGURA 7 TIPOS DE INCLUSIÓNES FLUIDAS ................................................................................................... 19 FIGURA 8 ESQUEMAS DE LAS INCLUSIONES FLUIDAS MÁS IMPORTANTES ......................................................... 21 FIGURA 9 GEOLOGÍCO REGIONAL DEL CENTRO VOLCÁNICO CHICHONTEPEC .................................................... 23 FIGURA 10 GEOLOGÍA DEL ÁREA DE ESTUDIO ............................................................................................... 24 FIGURA 11 TEMPERATURA Y PRESIÓN ESTABILIZADA DEL POZO SV1 .............................................................. 30 FIGURA 12 TEMPERATURA ESTABILIZADA DEL POZO SV1-A ........................................................................... 31 FIGURA 13 TEMPERATURA ESTABILIZADA DEL POZO SV-2A .......................................................................... 32 FIGURA 14 TEMPERATURA ESTABILIZADA DEL POZO SV-3 ............................................................................. 33 FIGURA 15 TEMPERATURA ESTABILIZADA DEL POZO SV5-A ........................................................................... 34 FIGURA 16 LOCALIZACIÓN DE LOS PERFILES PARA LA CORRELACIÓN .............................................................. 36 FIGURA 17 CORRELACIÓN MINERALÓGICA DEL PERFIL A-A´ ........................................................................... 38 FIGURA 18CORRELACIÓN MINERALÓGICA DEL PERFIL B-B´ ............................................................................ 40 FIGURA 19 CORRELACIÓN MINERALÓGICA DEL PERFIL C-C´........................................................................... 42 FIGURA 20 CORRELACIÓN DE TEMPERATURAS EN EL PERFIL A-A´ .................................................................. 44 FIGURA 21 CORRELACIÓN DE TEMPERATURAS EN EL PERFIL B-B´ .................................................................. 46 FIGURA 22 CORRELACIÓN DE TEMPERATURAS EN EL PERFIL C-C´.................................................................. 48 4 INTRODUCCIÓN La mineralogía generada por la alteración hidrotermal se puede definir como los cambios químicos y texturales de las rocas debido a la presencia de agua caliente, vapor o gas¸ donde la alteración se puede identificar y clasificar por medio de la transformación de fases mineralógicas, crecimiento de nuevos cristales, precipitación y/o dilución, y reacciones de intercambio iónico entre minerales constituyentes de una roca y el fluido caliente. Las asociaciones mineralógicas son útiles para estimar temperaturas de reservorio geotérmico. Asimismo existen otros métodos para estimar la temperatura del reservorio geotérmico original o inicial como lo son los estudios de inclusiones fluidas, las cuales son cavidades microscópicas que se encuentran dentro de los minerales depositados a partir de una solución hidrotermal, que pueden contener distintas fases: líquidos, gases y/o sólidos, del fluido hidrotermal original que fue atrapado dentro del mineral. Las herramientas descritas son de gran utilidad ya que al tener la temperatura estimada con las inclusiones fluidas y con la asociación mineralógica, se puede comparar con la temperatura medida e identificar la evolución térmica del reservorio geotérmico explorado El Proyecto consiste en la realización de una comparación de alteración hidrotermal, datos de inclusiones fluidas y temperaturas medidas de los pozos perforados en el Campo Geotérmico de San Vicente, cuyos resultados serán utilizados para complementar la información geocientífica para la construcción del modelo conceptual y tener una mejor comprensión del comportamiento térmico de la zona. 5 1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En el campo geotérmico de San Vicente se han perforado 6 pozos exploratorios, los cuales han presentado una diversidad de resultados en cuanto a la temperatura estabilizada, mineralogía e inclusiones fluidas. Por lo que se debe definir cuál es el comportamiento del campo geotérmico y su evolución, un ejemplo de ello sería detallar si este está en equilibrio o se está enfriando, etc. Además es necesario definir el comportamiento térmico del campo para delimitar las zonas de interés y las nuevas zonas de exploración así como descartar otras zonas y asociar las anomalías térmicas a estructuras geológicas. 6 2. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN La información que brinda la correlación de las temperaturas estabilizadas, la mineralogía y las inclusiones fluidas serán de mucha utilidad para evaluar el comportamiento térmico de la zona de estudio, identificar si existe un equilibrio entre temperatura del reservorio con la alteración mineralógica y la creación de inclusiones fluidas o si hay un enfriamiento en el sistema. Además se puede evaluar el comportamiento térmico actual y definir si el acuífero se está movilizando por una formación permeable o está asociado a una zona de fallas donde la permeabilidad secundaria es el mecanismo por el cual este se desplaza. 7 3. LOCALIZACIÓN La zona de estudio se encuentra ubicada en el departamento de San Vicente, al norte del volcán de San Vicente o también conocido como Chichontepec, al sureste de la municipalidad de Verapaz, al sur de la municipalidad de Tepetitán y al suroeste de la municipalidad de San Vicente. El área de estudio es aproximadamente de 12 kilómetros cuadrados. Dentro del proyecto de pre-factibilidad de San Vicente fase 2, exploración profunda, se perforaron 5 pozos con la finalidad de confirmar la existencia de un reservorio geotérmico y verificar la extensión de dicho reservorio. En la tabla 1 se indican la localización, profundidad y dirección de perforación de los pozos. En la figura 1 se presenta la torre de perforación del pozo geotérmico SV-5B, y en la figura 2 el mapa de ubicación de los pozos exploratorios perforados, incluyendo la dirección de los pozos desviados. Tabla 1 Descripción de los pozos de San Vicente POZO X_OESTE Y_NORTH KOP_MSNM AZIMUTH DIP DIP90 DEPTH DEPTH_KOP SV1 516918.10 278415.70 839.84 0.00 0.00 90.00 1346.50 0.00 SV1A 516895.17 278433.89 210.75 95.00 23.25 66.75 2539.00 629.00 SV2A 518171.54 278876.19 110.30 75.00 29.50 60.50 1331.00 630.00 SV3 515154.00 279177.90 734.00 0.00 0.00 90.00 861.00 0.00 SV5A 517433.68 277740.59 593.18 231.00 30.50 59.50 1798.50 393.52 SV5B 517428.10 277742.77 506.70 269.50 28.00 62.00 1830.00 380.00 Figura 1 Torre de perforación del pozo SV-5B 8 Figura 2 Ubicación del área de estudio 9 4. 4.1 • 4.2 OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Evaluar la evolución térmica del campo geotérmico de San Vicente por medio de la información obtenida de los minerales de alteración, los datos de inclusiones fluidas y temperatura medida en los pozos perforados. OBJETIVOS ESPECIFICOS • • • • Interpretar las relaciones mineralógicas de los pozos geotérmicos. Analizar muestras del núcleo de los pozos para estudio de inclusiones fluidas. Correlacionar las temperaturas de homogenización obtenidas de inclusiones fluidas y asociaciones mineralógicas con las temperaturas medidas. Analizar la evolución térmica del campo geotérmico. 10 5. 5.1 MARCO TEÓRICO MINERALES DE ALTERACIÓN La alteración hidrotermal se define como el cambio mineralógico, textural y presencia de agua caliente, vapor o gas. La alteración hidrotermal ocurre trasformación de minerales, crecimiento de nuevos minerales, disolución precipitación de minerales y reacciones de intercambio iónico entre los constituyen las rocas y los fluidos 1. químico por la a través de la de minerales, minerales que La característica de la alteración hidrotermal es la conversión de un conjunto de minerales iniciales en una nueva asociación de minerales más estable, bajo las condiciones hidrotermales de temperatura, presión y sobre todo la composición de los fluidos, donde la textura original de la roca puede ser modificada de forma gradual. La alteración hidrotermal involucra la circulación de grandes volúmenes de fluidos calientes que atraviesan la roca gracias a la permeabilidad primaria y/o secundaria que éstas presentan, puesto que el fluido caliente se encuentra fuera del equilibrio termodinámico de las rocas adyacentes, se generan modificaciones en la composición mineralógica original de las rocas, donde los componentes en solución y de los minerales sólidos se intercambian para lograr un equilibrio termodinámico. El trasporte de materiales involucrados en la alteración de las rocas puede ocurrir por infiltración o por disolución o por una combinación de ambos procesos. En sistemas hidrotermales la difusión e infiltración ocurren simultáneamente. La tabla 1 presenta los factores que controlan a la alteración hidrotermal. Tabla 2 Factores que controlan a la alteración hidrotermal de las rocas Temperatura: Composición del fluido: Permeabilidad de la roca: Duración de la interacción agua/roca: Composición de la roca: Presión: 1 la diferencia de temperatura (Δtº) entre la roca y el fluido que la invade: mientras más caliente el fluido mayor será el efecto sobre la mineralogía original. sobre todo el pH del fluido hidrotermal: mientras más bajo el pH (fluido más ácido) mayor será el efecto sobre los minerales originales Una roca compacta y sin permeabilidad no podrá ser invadida por fluidos hidrotermales para causar efectos de alteración. Sin embargo, los fluidos pueden producir fracturamiento hidráulico de las rocas o disolución de minerales generando permeabilidad secundaria en ellas. Mientras mayor volumen de aguas calientes circulen por las rocas y por mayor tiempo, las modificaciones mineralógicas serán más completas. la proporción de minerales: es relevante para grados menos intensos de alteración, dado que los distintos minerales tienen distinta susceptibilidad a ser alterados, pero en alteraciones intensas la mineralogía resultante es esencialmente independiente del tipo de roca original. Este es un efecto indirecto, pero controla procesos secundarios como la profundidad de ebullición de fluidos, fracturamiento hidráulico (generación de Alteración hidrotermal, http://www.cec.uchile.cl/~vmaksaev/ALTERACION.pdf. 11 brechas hidrotermales) y erupción o explosiones hidrotermales Los dos factores iniciales: temperatura y composición química del fluido hidrotermal son los más importantes para la mineralogía hidrotermal resultante de un proceso de alteración. Esto es relevante porque las asociaciones de minerales hidrotermales nos dan indicios de las condiciones en que se formaron depósitos minerales de origen hidrotermal, como se presenta en la figura 3. Figura 3 Minerales de alteración hidrotermal que se utilizan normalmente como geotermómetros y sus rangos de estabilidad de temperatura. Secciones punteadas indican que el mineral esta fuera de sus rangos habituales de estabilidad (modificado de Reyes, 1990) Existen algunos conceptos como la intensidad y el grado de alteración hidrotermal. La intensidad de la alteración corresponde a un término objetivo que se refiere a la extensión en una roca que ha sido alterada, mientras que el grado de alteración es un término subjetivo que requiere una interpretación basada en la mineralogía de alteración. 5.1.1 PROCESOS DEBIDOS A LA ALTERACIÓN HIDROTERMAL • Depositación directa: Muchos minerales se depositan directamente a partir de soluciones hidrotermales. Para poder hacerlo la roca debe tener permeabilidad primaria y secundaria. El cuarzo, calcita y anhidrita forman fácilmente en las venillas y relleno de huecos en las rocas, pero también se ha observado localmente clorita, illita, adularia, pirita, pirrotina, hematita, wairakita, fluorita, laumontita, mordenita, prehnita y epidota que deben haberse depositado directamente de un fluido hidrotermal. 12 • Reemplazo: Muchos minerales de las rocas son inestables en un ambiente hidrotermal y estos tienden a ser reemplazados por nuevos minerales que son estables o al menos metaestables en las nuevas condiciones. La velocidad del reemplazo es muy variable y depende de la permeabilidad de la roca. • Lixiviación: Algunos de los componentes químicos de las rocas son extraídos por los fluidos hidrotermales al atravesarlas, particularmente cationes metálicos, de modo que la roca es deprimida en dichos componentes o lixiviada. En ciertas condiciones, como por ejemplo donde se condensa vapor acidificado por oxidación de H2S, la solución ácida resultante (por la presencia de H2SO4) ataca las rocas disolviendo minerales primarios, pero sin reemplazar los huecos resultantes que se producen. Esto puede en casos extremos resultar en una masa porosa de cuarzo residual La alteración hidrotermal y mineralización concomitante son el resultado de un proceso irreversible de intercambio químico entre una solución acuosa y rocas adyacentes. Ciertos componentes son extraídos selectivamente de las rocas de caja y son agregados al fluido y otros componentes (incluyendo metales de mena), son selectivamente incorporados por las rocas (o forman una cubierta sobre ellas), y son removidos del fluido hidrotermal. El resultado de este proceso depende de las condiciones físicas en la interfase fluido-roca y en las entidades relativas de fluido y roca involucrados en el proceso de intercambio químico (razón agua/roca). Solo la roca alterada es el resultado visible del proceso, porque el fluido es removido del sistema, a excepción de posibles inclusiones fluidas en los minerales precipitados. La alteración hidrotermal produce cambios en las propiedades de las rocas alterando su densidad (aumento o disminución), porosidad, permeabilidad (aumento o disminución), susceptibilidad magnética (usualmente disminuye, pero puede aumentar cuando se deposita magnetita hidrotermal), y resistividad (usualmente decrece porque los sulfuros metálicos permiten el paso de corrientes eléctricas, pero masas silíceas producto de alteración pueden ser más resistivas). Simultáneamente con esos cambios físicos pueden ocurrir eventos relacionados o sin relación como fallamiento y formación de diaclasas/fracturas que afectan el proceso de alteración. 5.1.2 CLASIFICACIÓN DE ALTERACIÓN HIDROTERMAL Meyer y Hemley (1967) clasificaron la alteración hidrotermal en los tipos: propilítica, argílica intermedia, argílica avanzada, sericítica y potásica 13 • Propilítica: Presencia de epidota y/o clorita y ausencia de un apreciable metasomatismo catiónico o lixiviación de alcalis o tierras alcalinas; H2O, CO2 y S pueden agregarse a la roca y comúnmente se presentan también albita, calcita y pirita. Este tipo de alteración representa un grado bajo de hidrólisis de los minerales de las rocas y por lo mismo su posición en zonas alteradas tiende a ser marginal. • Argílica Intermedia: Importantes cantidades de caolinita, montmorillonita, smectita o arcillas amorfas, principalmente reemplazando a plagioclasas; puede haber sericita acompañando a las arcillas; el feldespato potásico de las rocas puede estar fresco o también argilizado. Hay una significativa lixiviación de Ca, Na y Mg de las rocas. La alteración argílica intermedia representa un grado más alto de hidrólisis relativo a la alteración propilítica. • Sericítica o cuarzo-sericítica: Ambos feldespatos (plagioclasas y feldespato potásico) transformados a sericita y cuarzo, con cantidades menores de caolinita. Normalmente los minerales máficos también están completamente destruidos en este tipo de alteración. • Argílica avanzada: Gran parte de los minerales de las rocas transformados a dickita, caolinita, pirofilita, diásporo, alunita y cuarzo. Este tipo de alteración representa un ataque hidrolítico extremo de las rocas en que incluso se rompen los fuertes enlaces del aluminio en los silicatos originando sulfato de Al (alunita) y óxidos de Al (diásporo). En casos extremos la roca puede ser transformada a una masa de sílice oquerosa residual (“vuggy silica” en inglés). • Potásica: Alteración de plagioclasas y minerales máficos a feldespato potásico y/o biotita. Esta alteración corresponde a un intercambio catiónico (cambio de base) con la adición de K a las rocas. A diferencia de las anteriores este tipo de alteración no implica hidrólisis y ocurre en condiciones de pH neutro o alcalino a altas temperaturas (principalmente en el rango 350°-550°C). Por esta razón, frecuentemente se refiere a la alteración potásica como tardimagmática y se presenta en la porción central o núcleo de zonas alteradas ligadas al emplazamiento de plutones intrusivos. • Skarn: La cual corresponde a la transformación de rocas carbonatadas (calizas, dolomitas) a minerales calcosilicatados en zonas adyacentes a intrusivos. Se caracteriza por la presencia de granates (andradita y grosularita), wollastonita, epidota, diópsido, idocrasa, clorita, actinolita. En los casos que los carbonatos son magnésicos (dolomitas) la asociación incluye: forsterita, serpentina, talco, tremolita, clorita. En este estudio además de argílica y propilitíca, se incluyen la zona filítica donde se observa la hidrólisis y lixiviación de álcalis y tierras alcalinas (Ca, Mg) y la abundancia de clorita, cuarzo, 14 calcita, ilita, ceolita tipo laumontita, poca corrensita (Cl/Sm) y esmectita, con temperaturas de 180-220ºC, y la filítica-propilítica donde se encuentra parte del reservorio y se observa la presencia de epidota en menor cantidad, pennina, clorita, epidota, ilita, cuarzo, calcita, wairakita con temperatura de 220-250ºC. 5.2 TEMPERATURA ESTABILIZADA DEL POZO La recuperación térmica de un pozo (figura 4), se da porque la roca de sus alrededores fue enfriada durante la perforación, por lo tanto al pozo le lleva cierto tiempo recuperar su temperatura inicial. Esto depende de las propiedades del pozo y de las condiciones del fluido hidrotermal. Cuando un pozo no está fluyendo los acuíferos usualmente se calientan lentamente, estabilizándose la temperatura en un mayor espacio de tiempo que el resto de la roca impermeable. Por otro lado si hay una entrada de fluido más frío u ocurre ebullición en el pozo, una situación inversa puede fácilmente darse. Figura 4 Recuperación térmica de un pozo (fuente: diapositivas del diplomado en geotermia 2013, El Salvador) 15 5.3 INCLUSIONES FLUIDAS El crecimiento de cristales a partir de un fluido hidrotermal puede llegar a atrapar gases o líquidos dentro de imperfecciones de la estructura cristalina al formarse cavidades que se cierran y quedan selladas a medida que el cristal sigue creciendo. Consecuentemente, las inclusiones fluidas ocupan cavidades microscópicas que quedan dentro de minerales depositados a partir de una solución hidrotermal, mismas que pueden contener distintas fases, a saber: líquidos, sólidos y/o gases 2. En inclusiones primarias el contenido corresponde al fluido hidrotermal atrapado durante la cristalización del mineral y representa una pequeña muestra de la solución hidrotermal original. El tamaño de estas inclusiones usualmente varía entre 3 y 20 µm. Las inclusiones fluidas se producen tanto en minerales traslúcidos, como en minerales opacos, pero solamente se pueden estudiar ópticamente en los minerales traslúcidos o transparentes. Para estudiar inclusiones fluidas se realizan secciones finas pulidas por ambos lados, las que pueden observarse en un microscopio y calentadas o enfriadas en una platina especialmente diseñada para este propósito. Las inclusiones fluidas pueden observarse con aumentos grandes en cualquier microscopio petrográfico. Las inclusiones fluidas permiten obtener datos del sistema hidrotermal en el que se formó el mineral: • Temperatura (geotermometría) • Presión (geobarometría) • Composición general del fluido • Densidad del fluido Las suposiciones básicas para el uso de las inclusiones fluidas son: A. La inclusión atrapa un fluido hidrotermal homogéneo antes de enfriarse, dentro de las inclusiones pueden haber cristalizado fases sólidas o minerales hijos al disminuir la temperatura y presentarse una burbuja de gas, pero originalmente los componentes estaban disueltos en un fluido homogéneo. B. m = K; el sistema es cerrado, no hay pérdidas de fluido y la masa ha permanecido constante. C. v = K; el volumen ha permanecido constante. Si originalmente se atrapa un líquido homogéneo (L) a cierta presión y temperatura; este líquido al enfriarse se mantiene a lo largo de una línea de isodensidad en el diagrama de fases del H2O hasta interceptar la línea líquido - vapor, donde se origina una burbuja (L+V) y continúa su enfriamiento por la línea de fase líquido – vapor (ver figura 5). 2 Inclusiones fluidas, http://www.cec.uchile.cl/~vmaksaev/INCLUSIONES%20FLUIDAS.pdf 16 Figura 5 Gráfico mostrando la trayectoria al descender la temperatura en un diagrama de fases de H2O de un liquido (L) atrapado en una inclusión (V=vapor). Si tenemos una inclusión fluida con líquido + vapor, en el laboratorio podemos revertir el proceso calentando la inclusión fluida hasta el punto en que desaparece la burbuja y registrar esta temperatura que es la de homogenización. La temperatura de homogenización es una temperatura mínima de la captura del fluido hidrotermal (menor que la temperatura verdadera) ya que no conocemos la presión a la que fue atrapada. La corrección de presión no es significativa en depósitos formados a bajas temperaturas y poca profundidad con fluidos salinos y densos, habitualmente en estos casos la corrección no excede de 25ºC. Por otra parte, los fluidos hidrotermales son en general soluciones salinas y otro antecedente de interés a obtener de las inclusiones fluidas es la salinidad del fluido atrapado. Esto se obtiene en términos relativos a partir de la temperatura de fusión de una inclusión, la que es dependiente de la salinidad del fluido. Para determinar la temperatura de fusión se congela la inclusión, con nitrógeno líquido, mucho más allá de la temperatura de solidificación, porque por razones cinéticas no se congela inmediatamente. Luego se deja que su temperatura vuelva a subir gradualmente y se llega al punto en que comienza a derretirse, el que corresponde a la composición del eutéctico de 23,3% NaCl, luego comienza a disolverse la sal y cuando desaparece el último cristal de hielo se mide la temperatura. Esta última es la que interesa. La temperatura de fusión permite determinar la salinidad del fluido en % peso NaCl equivalente de acuerdo a curvas determinadas experimentalmente. Cabe señalar que las inclusiones frecuentemente tienen otras sales disueltas, pero como la determinación es indirecta se asume un sistema simple de H2O + NaCl y se determina la salinidad relativa a este sistema. 17 Las fórmulas que permiten determinar la salinidad del sistema son: a. Cuando no hay sales (sólidas) en la inclusión, la salinidad puede determinarse por la fórmula planteada por Potter (1977): • • • % peso NaCl eq. = 1,76958θ - 4,2384 x 10-2θ2 x 5,2778 x 10-4θ3 ± 0,028 (1) -3 2 -6 3 NaCl eq. Molar = 0,30604θ - 2,8598 x 10 θ + 4,8690 x 10 θ ± 0,007 (2) θ = temperatura en ºC a la que se funde el último cristal de hielo en la inclusión. La fórmula permite calcular la salinidad en el rango –20,8ºC < θ < 0ºC de temperaturas de fusión. b. En inclusiones fluidas saturadas que contienen fases sólidas de sales hay que calentarlas para disolver la fase sólida y con la temperatura a la que se disuelve el último cristal de sal se puede determinar la salinidad por la fórmula: % peso NaCl eq. = 26,218 + 0,0072t + 0,000106t2 ± 0,05 (3) t = temperatura a la que el último cristal de sal se disuelve en la inclusión (en este caso no es la temperatura de fusión; hay que calentar la inclusión para que la sal se disuelva). También puede estimarse la salinidad de inclusiones fluidas utilizando la temperatura de disolución de las halita o silvita del gráfico de Shepperd et al. (1985), ver figura 6. Figura 6 Gráfico de Shepperd et al. (1985) indicando las curvas de solubilidad 18 Si existió ebullición coexistirán inclusiones fluidas ricas en líquido con inclusiones ricas en vapor y ambas deberían homogenizarse dentro de un mismo rango de temperatura tanto a líquido como a vapor, respectivamente. En la mayoría de los estudios de inclusiones fluidas la presión no se determina a partir de las inclusiones. Muchas inclusiones son atrapadas a presiones mayores que su presión de vapor y generalmente la presión a que esto ocurrió se determina a partir de evidencias geológicas. 5.3.1 TIPOS DE INCLUSIONES Las inclusiones fluidas se pueden dividir en tres tipos las cuales son: • • • Primarias: atrapadas durante el crecimiento del cristal a partir de un fluido hidrotermal. Secundarias: atrapadas después del crecimiento de cristal (en planos de fracturas y otros). Pseudosecundarias: las que se forman durante el crecimiento del cristal en microfracturas o planos de crecimiento del cristal. Las inclusiones primarias son aquellas que están aisladas dentro de un cristal sin relación obvia con cualquier estructura que permite el escape o entrada de gas o líquido. Las inclusiones secundarias están generalmente en planos (abiertos o cerrados) donde la fuga pudo ser posible y representan fluidos atrapados con posterioridad a la formación del cristal. En la figura 7, se presentan los diferentes tipos de inclusiones fluidas. Figura 7 Tipos de inclusiónes fluidas 19 Nash (1976; USGS Professional Paper 907D) presentó una clasificación de inclusiones fluidas basada en las fases observables a temperatura ambiente; la cual tiene importancia genética y se presenta en la figura 8. • Tipo I Líquidas con una pequeña burbuja de vapor, sin minerales hijos: originadas por un fluido subsaturado, rico en H2O (líquido), <26% en peso de NaCl eq; se homogenizan a líquido al calentarlas. • Tipo II Líquidas con una gran burbuja de vapor, sin minerales hijos: fluido original rico en vapor; al calentarlas la burbuja se expande y se homogenizan a vapor. • Tipo III Polifases (líquido+vapor+sólidos), contienen uno o más minerales hijos: fluido original saturado, con >26% NaCleq., contienen fases sólidas halita o silvita a temperatura ambiente. Existen dos subtipos (a) fluido subsaturado al atrapamiento; al calentarlas desaparece primero la sal y luego la burbuja y (b) fluido saturado al atrapamiento: al calentarlas desaparece primero la burbuja y luego la sal. • Tipo IV Dos líquidos y minerales hijos. Son inclusiones con CO2; típicamente presentan doble burbuja, porque incluyen líquido rico en H2O y líquido rico en CO2 y vapor + CO2 gaseoso, además de fases sólidas. • Tipo V CO2 líquido con vapor, sin minerales hijos. Contienen agua líquida, CO2 líquido y una burbuja pequeña de vapor. Corresponden a un fluido subsaturado en sales y rico en CO2. 20 Figura 8 Esquemas de las inclusiones fluidas más importantes 21 6. METODOLOGÍA Este trabajo de investigación se realizó en tres etapas: recopilación bibliográfica, trabajo de campo (y laboratorio) y la elaboración del informe. El tiempo en el cual se realizaron estas tres etapas comprende un total de 6 semanas. 6.1 RECOPILACIÓN BIBLIOGRÁFICA La elaboración de esta investigación se inicia con una primera etapa, la cual consiste en la recopilación bibliográfica, en la que se recolecta la mayor información documental respecto a geología regional y local, litología, mineralogía, inclusiones fluidas y temperaturas medidas de los pozos geotérmicos del campo de San Vicente, así como se define la metodología a seguir en la correlación de los datos obtenidos. Definiendo los patrones, escalas y longitudes de los perfiles donde se correlacionan los datos obtenidos, esta etapa tiene una duración de cuatro semanas. 6.2 ETAPA DE CAMPO Posterior a la etapa de recopilación bibliográfica se tiene la etapa de campo, en la cual se irá al campo geotérmico para identificar los pasos del análisis de minerales de alteración en las muestras de recortes o cuttings y núcleo durante la perforación, además se elaborarán láminas pulidas de ambas caras, de muestras de núcleo para el análisis de inclusiones fluidas y secciones delgadas del pozo SV-5A. Esta etapa tiene una duración de 15 días. La finalidad de ir al campo geotérmico y elaborar las láminas pulidas en ambas caras de muestras de inclusiones fluidas es dejar una pequeña guía como anexo que describa de forma concisa el procedimiento en la elaboración y preparación de muestras. 6.3 ETAPA DE ELABORACIÓN DE INFORME FINAL Finalizando la etapa de campo se procede a la etapa de elaboración de informe final en la cual se interpretan los resultados y la información obtenida de las etapas anteriores. Para el análisis y correlación de los datos obtenidos de los distintos pozos, se utilizaran programas especializados, haciendo visualizaciones en perfiles (2D) de la zona. La duración de esta etapa es de 15 días. 22 7. GEOLOGÍA REGIONAL DEL CAMPO GEOTÉRMICO DE SAN VICENTE El volcán de San Vicente (Chichontepec) es un volcán andesitico compuesto, el cual se sitúa a 50 kilómetros al Este de la ciudad de San Salvador. Los remanentes de un volcán más antiguo se encuentran al Oeste del edificio del volcán principal, compuesto por una serie de pro-colinas pronunciadas dispuestas en un semicírculo llamadas colinas La Cabonera. El volcán de San Vicente tiene dos cráteres siendo el oriental más joven que el occidental y las elevaciones varían siendo la parte oriental 75 metros más alta 3. Existen varias zonas donde aparecen conos parásitos, que parecen ser los eventos volcánicos más jóvenes del complejo, los cuales se encuentran localizados en el flanco noreste del volcán en las partes bajas. Como consecuencia de ello esta área registró una migración hacia el Este del foco de la actividad volcánica. Todo el edificio se levanta en el interior de una estructura extensional de 20-30 kilímetros de ancho, la cual se conoce como el graben central, que corre a lo largo de la longitud de El Salvador. Este graben atraviesa una zona volcánica terciaria (base), que a nivel local se compone de basaltos y andesita, tobas y aglomerados. Figura 9 geologíco regional del centro volcánico Chichontepec El norte del margen del graben central está marcado por una serie de fallas E-W de rumbo dextral, con desplazamientos de hasta 300 metros. La margen sur no es tan evidente, habiendo sido parcialmente enterrada por la reciente actividad del volcán de San Vicente, está representada por una serie de fallas que se extienden hacia el Oeste a través de las colinas de La Carbonara hacia el lago de Ilopango. Los más pequeños flujos de lava del volcán San Vicente tienen edades de 3000 años de antigüedad, siendo de composición daciticas (cenizas blancas también llamada localmente Tierra Blanca), no habiendo evidencias de erupciones más 3 Silvio Rotolo, Transition from mildly-tholeiitic to calc-alkaline suite: the case of Chichontepec volcanic centre, El Salvador, Central America, 30 May 1998 23 jóvenes. Se caracteriza por la baja temperatura en fumarolas y aguas termales ubicadas al norte del volcán. Figura 10 Geología del área de estudio 24 8. DATOS DE CAMPO 8.1 MINERALOGIA DE ALTERACIÓN EN LOS POZOS DE EXPLORACIÓN DEL CAMPO GEOTÉRMICO DE SAN VICENTE La delimitación de las facies mineralógicas se ha definido en base a la presencia, cantidad, hábito, relación y desarrollo de los minerales hidrotermales detectados en los análisis macroscópicos y microscópicos realizados a las muestras de canal por la unidad de Geología de LaGeo, donde consideraron también el análisis por la técnica de difracción de rayos X. La tabla a continuación muestra los minerales indicadores para las diferentes facies. Tabla 3 Minerales indicadores de las facies Facies Argilitica ArgiliticaFilítica Filítica FilíticaPropilítica Propilítica Minerales Inidcadores Esmectita (nontronita y montmorillonita), <corrensita, <cuarzo, cristobalita, ópalo, tridimita, <<calcita, hematita Esmectita, <corrensita, <clorita, cuarzo, >>cristobalita y tridimita, calcita, hematita <Esmectita, <corrensita, >> clorita, <ilita, >>cuarzo, <pennina, calcita, wairakita, <<anhidrita, laumontita, <<epidota Ilita, clorita, <<pennina, <<corrensita, <<cuarzo, calcita, anhidrita, wairakita, <laumontita, hematita, epidota Ilita, <clorita, pennina, >>cuarzo, calcita, >epidota, anhidrita, wairakita, <<prehnita, pirita En base al análisis de todos los reportes geológicos de los pozos perforados en San Vicente, se han podido crear las tablas que se encuentran a continuación, las cuales indican el inicio y final de facies mineralógicas por pozos, tanto en profundidad TVD, como también en elevación en metros sobre el nivel del mar (msnm), las cuales fueron de utilidad para realizar la correlación de facies mineralógicas e interpretar junto con los demás datos la evolución térmica del campo. Tabla 4 Facies mineralógicas de los pozos SV-1 y SV-1A Facies Temp. Mineralógica (°C) SV-1 prof. (m) Profundidad m (TVD) SV-1 A prof. (m) Profundidad m (TVD) msnm msnm Argilitica 50-120 0 430 838 408 0 430 838 408 Argilitica-Filítica 120-180 430 920 408 -82 430 930 408 -92 Filítica 180-220 920 1022 -82 -184 930 1380 -92 -542 Filítica-Propilítica 220-250 1380 1735 -542 -897 Propilítica >250 1735 2367 -897 -1529 25 Tabla 5 Facies mineralógicas del pozo SV-2A Argilitica Temp. Mineralogica (°C) 50-120 Argilitica-Filítica Facies SV-2A prof. (m) Profunidad m (TVD) msnm 0 380 740 360 120-180 380 729 360 11 Filítica 180-220 729 1140 11 -400 Filítica-Propilítica 220-250 1140 1283 -400 -543 Propilítica >250 Tabla 6 Facies mineralógicas del pozo SV-3 Argilitica Temp. Mineralogica (°C) 50-120 Argilitica-Filítica 120-180 Filítica 180-220 Filítica-Propilítica 220-250 Propilítica >250 Facies SV-3 prof. (m) Profunidad m (TVD) msnm 0 380 733 353 380 860 353 -127 Tabla 7 Facies mineralógicas de los pozos SV-5A y SV-5B Facies Temp. Mineralogica (°C) Argilitica 50-120 SV-5 A prof. (m) Profunidad m msnm (TVD) 0 400 983 583 Argilitica-Filítica 120-180 400 825 583 158 SV-5 B prof. (m) Profunidad m msnm (TVD) 0 400 983 583 400 825 583 158 Filítica 180-220 825 1156 158 -173 825 1156 158 -173 Filítica-Propilítica 220-250 1156 1636 -173 -653 1156 1636 -173 -653 Propilítica >250 A continuación se indican en tablas el inicio o aparición de minerales en el pozo, ya que estos son indicadores de condiciones como temperatura (ver figura 2), presión y composición químicas del fluido. Es por ello que también se hace una pequeña referencia a cada mineral. Estos datos también son correlacionados para determinar cómo se comportan de forma espacial en los perfiles que se muestran en el capítulo 9. • Clorita: Son minerales que cristalizan en el sistema monoclínico y que se encuentran en forma de láminas flexibles de color verde. Se forman por transformación y alteración de la augita, la biotita y la hornblenda. Coexistiendo con el grupo de la illita en ambientes cuyo pH es 5-6. 26 • Wairakita: La wairakita que es una zeolita de alta temperatura (200-300ºC). Se presenta progresivamente en niveles más profundos y calientes del sistema hidrotermal, es un buen indicativo de permeabilidad. • Epidota: La epidota es un mineral sorosilicatado de calcio, aluminio y hierro, cristaliza en el sistema monoclínico. La epidota se presenta como granos incipientes pobremente cristalinos alrededor de 180-200ºC y como fases bien cristalizadas a temperaturas mayores (>220-250ºC). • Pennina: Es un mineral perteneciente al talco-clorito, cristaliza en forma de cristales aplanados de color verde azulado, tiene un sistema monoclínico. • Illita: La illita es un tipo de mineral de arcilla que no es hinchable y es la más estable de todos los minerales de arcilla. Se conoce también como hidromuscovita. Generalmente se forma en fluidos con un pH 4-6 y a temperatura de 200 – 250°C. • Anhidrita: Es un mineral compuesto de sulfato de calcio anhidro (CaSO4), la anhidrita se forma en pH mayores a 4 y Tº >100-150ºC. Tabla 8 Aparición de minerales de alteración en los pozos SV-1 y SV-1A POZO SV1 POZO SV1-A MINERALES profundidad msnm profundidad msnm clorita 601 237 680 158 wairakita menor 5% 1022 -184 1310 -472 wairakita mayor 5% 1980 -1142 epidota 1250 -412 pennina 1210 -372 illita/sericita 1040 -202 anhidrita 1440 -602 zonas de perdida 1200 -362 Tabla 9 Aparición de minerales de alteración en los pozos SV-2A y SV-3 SV2-A SV-3 MINERALES profundidad msnm profundidad msnm clorita 580 160 380 353 wairakita menor 5% 1240 -500 27 wairakita mayor 5% epidota 1250 -510 pennina 750 -10 illita/sericita 690 50 811 -71 anhidrita zonas de perdida solo tuvo pérdidas parciales Tabla 10 Aparición de minerales de alteración en pozo SV-5A SV-5A MINERALES profundidad msnm clorita 740 243 wairakita menor 5% 1220 -237 wairakita mayor 5% 1500 -517 epidota 1140 -157 pennina 1110 -127 illita/sericita 1130 -147 anhidrita 1240 -257 zonas de perdida 1245 -262 Los datos del pozo SV-5B para hacer esta tabla estuvieron disponibles ya en la parte final de la etapa de gabinete, es por ello que no se muestran, pero sus resultados no difieren mucho de los mostrados en el pozo SV-5A. 8.2 ANÁLISIS DE INCLUSIONES FLUIDAS Se realizaron medidas en inclusiones fluidas en muestras de los pozos SV-1A y SV-5A, con la finalidad de obtener datos de temperatura de homogenización y poderlos comparar con las temperaturas estabilizadas y las marcadas por la mineralogía. Aunque hay que mencionar que estos análisis ya fueron realizados por la unidad de Geología de LaGeo. Tabla 11 Temperaturas de homogenización para dos inclusiones fluidas del pozo SV-5A o 36 C o 110 C o 235 C 28 o o 277 C 280.4 C , desaparece la burbuja de la inclusión de la derecha (Th) o 281.4 C , desapareció la burbuja de la inclusión de la izquierda (Th) Dado que el tiempo no permitió un análisis detallado de inclusiones fluidas, ya que para ello se deberían de analizar por lo menos 50 inclusiones fluidas por pozo (lo que tomaría al menos 2 semanas), se utilizaron los datos del análisis ya realizados por la unidad de Geología de LaGeo y las medidas realizadas sirvieron para corroborar dichos resultados, los cuales se describen a continuación: Tabla 12 Resumen de los resultados del análisis de inclusiones fluidas en los pozos de San Vicente Pozo SV-1ª Prof. (m) Th °C Tmed °C Tf °C Wt% NaCl 1450 221 231.6 -0.4 0.71 2061 222 221.6 -0.45 0.79 2400 205 215 -0.5 0.87 844 212 140 -0.75 1.3 980 229 145 -0.56 0.98 1505 265.8 241 -0.4 0.71 SV-2ª SV-5ª 8.3 TEMPERATURAS ESTABILIZADAS DE LOS POZOS DE EXPLORACIÓN DE SAN VICENTE Se obtuvieron datos de temperaturas estabilizadas para los pozos: SV-1, SV-1A, SV-2A, SV-3, SV-5A, en el caso del pozo SV-5B se está actualmente estabilizando. A continuación se muestran las gráficas de temperatura y presión estabilizadas (temperaturas y presiones tomadas en diferentes fechas hasta llegar al equilibrio) y una breve descripción de la información que se puede obtener de ellas. 29 SV-1 Figura 11 Temperatura y presión estabilizada del pozo SV1 De la figura 11 se presentan las siguientes interpretaciones: • El nivel freático marcado por la presión esta a 450m de profundidad. • La temperatura máxima es de 250º C. • La zona convectiva (zona de alimentación) se encuentra en el intervalo de 1100-1300m, donde se observa la temperatura máxima. 30 SV-1A Figura 12 Temperatura estabilizada del pozo SV1-A De la figura 12 se presentan las siguientes interpretaciones: • Los niveles freáticos variaron hasta llegar al cabezal. • La recuperación térmica fue de más de 100 grados evidenciando la influencia de la perforación en el gradiente térmico. • Las temperaturas máximas medidas son de 250º C, entre los 1200-1300m de profundidad. • La zona convectiva (zona de alimentación) se localiza entre los 1400-1100m de profundidad. • Es evidente una inversión de la temperatura por lo que se puede interpretar que el flujo se mueve de forma latera. • El up-flow se localiza al sur (al sur está la fuente de calor según el modelo conceptual). 31 SV-2A Figura 13 Temperatura estabilizada del pozo SV-2A De la figura 13 se presentan las siguientes interpretaciones: • El nivel freático se encuentra a 400m de profundidad. • La temperatura máxima medida es de 150º C, localizada en el intervalo 1250-1050m de profundidad. • Existe una inversión de temperatura superficial producto de un posible acuífero superficial caliente con temperatura de 90ºC. • A 400m se encuentran formaciones impermeables evidenciando que la zona profunda con el acuífero superficial caliento no tienen relación. • Entre los 1000-1250m de profundidad se localiza la zona convectiva (zona de alimentación). 32 SV-3 Figura 14 Temperatura estabilizada del pozo SV-3 De la figura 14 se presentan las siguientes interpretaciones: • El nivel freático se encuentra a 100m de profundidad • La temperatura máxima es de 90º C aproximadamente. • La temperatura se comporta de forma conductiva en todo el pozo, (no hay zona de alimentación). 33 Figura 15 Temperatura estabilizada del pozo SV5-A De la figura 15 se pueden hacer las siguientes interpretaciones: • El nivel freático se encuentra a 600m de profundidad. • La temperatura máxima es de 240ºC aproximadamente. • La temperatura se comporta de forma convectiva a partir de los 1400m de profundad (zona de alimentación). • Existen dos disminuciones de temperatura bien marcados, a 750m y a 1350m de profundidad aproximadamente, donde la primera disminución de temperatura puede deberse a la ebullición y el segunda a una entrada de agua a menor temperatura. 34 9. CORRELACIÓN DE DATOS Para la correlación de datos se realizaron tres perfiles distribuidos de tal forma que se pueda evaluar cada pozo perforado en el campo geotérmico de San Vicente y su relación con los pozos vecinos, es por ello que la figura 16 que se encuentra a continuación, muestra la ubicación de cada perfil en un mapa topográfico. Por cada perfil se realizaron 2 análisis. El primero corresponde a una correlación mineralógica, donde se grafica las facies mineralógicas y los techos de algunos minerales de interés, minerales indicados en el capitulo anterior. El segundo análisis corresponde ya a la correlación de las temperaturas estabilizadas con las facies mineralógicas, los minerales más importantes y los resultados de las inclusiones fluidas. Tanto los mapas como los perfiles se crearon utilizando el programa ArciGis 9.3, con la herramienta de 3D Analyts: Natural Neighbor Interpolation, se graficó la temperatura estabilizada en los perfiles, con datos a cada metro para algunos pozos, lo que permitió crear una visualización más simple de las condiciones actuales del campo. 35 Figura 16 Localización de los perfiles para la correlación 36 9.1 CORRELACION MINERALOGICA Se describen a continuación las interpretaciones de los 3 perfiles de correlación mineralógica y sus respectivas figuras. • Correlación mineralógica del perfil A-A´ Los techos mineralógicos de la epidota (< 5%) y la wairakita están correlacionados con las zonas de pérdida, los cuales son indicativos de la zona de reservorio. Estos minerales aparecen en la facie filítica-propilítica, por lo que la temperatura esperada será de 220-250º C. La epidota en porcentajes mayores al 5% aparece en la facie propilítica a más de -1150 msnm, en el pozo SV-1A y a los 1501 m del pozo SV-5. La anhidrita no se encontró en el pozo SV-2A, debido a que llegó solamente a la profundidad de 1324 m MD. Se localiza por debajo de la aparición de epidota (<5%) y la wairakita encontrados en los pozos SV-1A, SV-5A y SV-5B. La illita/sericita y la pennina tienen un comportamiento muy similar, encontrándose en el pozo SV-5A en el límite de las facies filítica-filítica propilítica, en el pozo SV-1A en medio de la facie filítica y en el pozo SV-2A en la facie argílica-filítica. Ese desplazamiento de minerales indicadores de temperatura que se movilizan hacia facies de menor temperatura nos indica que existe un enfriamiento del sistema en el norte (pozo SV-2A). La clorita inicia su aparición casi en la base de la facie argílica-filítica, y se comporta de forma similar a las facies estando en equilibrio con el sistema. Se observa que en la parte alta donde están ubicados los pozos SV-5A y SV-5B, los minerales de alta temperatura tales como epidota, wairakita y anhidrita se profundizan hacia el norte como se evidencia al pozo SV-1A 37 Figura 17 Correlación mineralógica del perfil A-A´ 38 • Correlación mineralógica del perfil B-B´ Es evidente que la wairakita tiene una estrecha relación con la permeabilidad del sistema, comprobado porque se inicia su aparición junto a las zonas de pérdida de circulación de lodos. La clorita se encuentra en la facie argílica-filítica desplazándose ligeramente a la facie argílica en el pozo SV-3. Las facies mineralógicas indican una disminución gradual de alteración hacia el noroeste, donde el pozo SV-3 muestra que en esa zona posiblemente no existe un reservorio a explotar, ni existió en el pasado. La alteración es producto del gradiente geotérmico anormal, acuíferos superficiales y paleo-acuíferos. 39 Figura 18Correlación mineralógica del perfil B-B´ 40 • Correlación mineralógica del perfil C-C´ Como se había descrito en el perfil A-A la mineralogía da evidencias que existe un enfriamiento hacia el noreste (relación del pozo SV-1A con el pozo SV-2A) además que las relaciones mineralógicas son interrumpidas hacia el noroeste, evidenciado por el pozo SV-3. La mineralogía indica que no existe una continuidad latera (este-oeste) de la alteración, por lo que se puede inferir que el movimiento del acuífero geotérmico hacia la zona de descarga tiene un control estructural y la permeabilidad primaria es baja. En este perfil solamente en el pozo SV-1A se observan que los minerales se encuentran en un equilibrio termodinámico con las facies de alteración. 41 Figura 19 Correlación mineralógica del perfil C-C´ 42 9.2 CORRELACIÓN DE TEMPERATURAS ESTABILIZADAS, MINERALÓGICAS E INCLUSIONES FLUIDAS Se describen a continuación la interpretación de la correlación de temperaturas estabilizadas en los pozos con las facies mineralógicas e inclusiones fluidas. Los datos de inclusiones fluidas se tienen para los pozos: SV-2A, SV-1A Y SV-5A, cuyos resultados son de gran ayuda para determinar la evolución térmica de la zona. • Correlación de temperaturas, perfil A-A´ El perfil nos da una idea de que el flujo de calor se moviliza de Sur a Norte, donde los fluidos de alta temperatura se asocian con las zonas de fallamiento (ver figura 10 geología del área de estudio). El pozo SV-5A no tuvo una inversión térmica, por lo que existe la posibilidad de encontrar mayores temperaturas a mayores profundidades, los datos de inclusiones fluidas presentan temperaturas de hasta 280ºC con un promedio de 265ºC, la cual está en equilibrio con las facies mineralógicas, en cambio el pozo SV-1A se muestra una inversión térmica, donde las temperaturas más altas se encuentran entre los -300 a los -600msnm (1100-1400m de profundidad). Las facies filítica-propilítica y propilítica del pozo SV-1A no coinciden con los datos de inclusiones fluidas y la temperatura medida a los 2061 – 2400m MD, la cual confirma la inversión térmica en el pozo (ver figura 20). El pozo SV-2A tiene temperaturas estabilizadas inferiores a los 150ºC. La facie filítica-propilítica con epidota y wairakita en este pozo indican una temperatura mineralógica de 200-250ºC, además de las inclusiones fluidas que tiene temperaturas de homogenización de 229 y 212ºC, por lo que se demuestra claramente un enfriamiento del sistema en el nor-este del área de estudio, con un posible delta negativo de temperatura de -60 a -80ºC. Cabe mencionar que los minerales de alteración como epidota y wairakita son buenos indicadores de un reservorio geotérmico, dando buenos resultados en los pozos SV-5A y SV1A. 43 Figura 20 Correlación de temperaturas en el perfil A-A´ 44 • Correlación de temperaturas, perfil B-B´ Es evidente que el flujo de calor se mueve de sur a norte con un pequeño ascenso al desplazarse entre los pozos SV-5A y el pozo SV-1A, sin embargo el pozo SV-3 parece estar aislado del sistema, como se observa en la figura 21. La wairakita continúa siendo un buen indicador de la permeabilidad, en cambio la clorita empieza a aparecer en la facie argílica-filítica en el pozo SV-3, por lo que se necesita investigar su relación con la temperatura. El pozo SV-1A, presenta una inversión térmica. Como se observa en la figura 20, el SV-1 no profundizó ya que se encontró una temperatura de reservorio de 250ºC, donde las zonas de alimentación tienen espesores entre 300 a 400 metros. Las inclusiones fluidas en el pozo SV-5A tienen temperaturas de homogenización promediadas de 265ºC, mientras que las temperaturas máximas estabilizadas en el pozo son den 240ºC, por lo que se evidencia un delta de temperatura de 20ºC, en relación a las temperaturas mineralógicas este se encuentra en equilibrio con las temperaturas estabilizadas medidas. Esto nos indica que en las zonas donde el flujo de calor se mueve tienen un control estructural y se encuentra el sistema geotérmico en equilibrio con la temperatura y mineralogía. 45 Figura 21 Correlación de temperaturas en el perfil B-B´ 46 • Correlación de temperaturas, perfil C-C´ Una vez más se evidencia como el pozo SV-3 se localiza fuera del sistema geotérmico, posiblemente por la pobre permeabilidad primaria y la falta de la permeabilidad secundaria, por lo que se puede establecer como frontera del sistema geotérmico. El comportamiento de las isotermas de temperatura estabilizada en el pozo SV-1A evidencian que el flujo de calor es lateral con dirección sur-norte controlado estructuralmente, donde las estructuras y discontinuidades que están controlando el sistema pueden ser los lineamientos al sur del área de estudio que tienen direcciones preferenciales norte-sur. Este pozo como ya se ha mencionado anteriormente tiene una inversión térmica, la cual también está reflejada en las temperaturas de homogenización de las inclusiones fluidas, por lo que se interpreta que el sistema en esta zona está en equilibrio. Otro dato a tomar en cuenta es que la temperatura de homogenización de la inclusión fluida que está más cerca de las zonas de temperatura máxima estabilizada del pozo SV-1A es menor, con un delta de temperatura positivo de 20ºC, evidenciando nuevamente el equilibrio del sistema. A diferencia del pozo SV-2A, donde las temperaturas estabilizadas son menores a correlacionadas por facies mineralógicas y a las temperaturas de homogenización de las inclusiones fluidas, donde nuevamente se evidencia que esta zona está más fría. 47 Figura 22 Correlación de temperaturas en el perfil C-C´ 48 10. CONCLUSIONES • La zona de alimentación de los pozos exploratorios en el área de estudio se encuentran en la facie mineralógica filítica-propilítica, donde los minerales de epidota y wairakita son los que adquieren mayor importancia por su aparición conjunta en esta zona. • Los desplazamientos de los techos mineralógicos de la illita/sericita y pennina de la facie mineralógica filítica-propilítica hacia la filítica indican un enfriamiento en el sistema geotérmico al noreste del área, evidenciada en el pozo SV-2A. • Las temperaturas de homogenización de las inclusiones fluidas siguieren temperaturas en el reservorio de 221ºC en la parte central y de 265ºC en la zona sur del área de estudio, estando en equilibrio con el sistema geotérmico (en los pozo SV-1A y SV-5A). • La correlación entre temperaturas estabilizadas, temperaturas mineralógicas y temperaturas de homogenización demuestran que existe un equilibrio en la parte alta entre los pozos SV-1 y SV-5, mientras al Este (pozo SV-2A) existe un enfriamiento del sistema y al Oeste se encuentra frontera del sistema geotérmico, dejando al pozo SV-3 como límite. • La dirección de descarga del sistema geotérmico es de Sur a Norte, teniendo un control estructural, donde los lineamientos al sur del área que tiene direcciones preferenciales norte-sur, están relacionados directamente. • Las zonas de alimentación tienen espesores de 300 a 400 metros, donde el flujo parece desplazarse de forma horizontal, aunque hay que indicar que existe también un ascenso en el desplazamiento de 400 metros aproximadamente entre los pozos SV-5A y el SV1A. • El pozo SV-1A, que es el más profundo, presenta una inversión térmica, mientras que el pozo SV-5A no la tiene, por lo que se puede deducir que de haber perforado unos 300 metros más se habría llegado a la zona de temperatura máxima si estos tuviesen un comportamiento similar. 49 11. RECOMENDACIONES Se recomienda la realización de estudio estructural a semi-detalle de la zona, que servirá para interpretar cuáles son los sistemas de fallas en la zona, su relación con los lineamientos ubicados al sur del área de estudio, cómo se podrían comportar en profundidad y la posible dirección de flujo. Los estudios estructurales convendrían ser complementados con estudios geofísicos que validen la información y geoquímicos que validen la permeabilidad al sur del área. Se descarta la exploración al noroeste, ya que el pozo SV-3 demuestra que existe una frontera del sistema. Se deberá explorar al sur del área, pero se deberá tomar en cuenta la profundidad a la cual se podría encontrar el recurso, la cual debería ser mayor si tomamos en cuenta la relación entre los pozos de distancia y profundidad en msnm del recurso de los pozos SV-1A Y SV-5A, 50 12. AGRADECIMIENTOS Agradezco primeramente a Dios por permitirnos culminar con éxito esta nueva etapa para mi vida. Agradezco también mi familia por el apoyo incondicional que nos dieron a lo largo de nuestro estudio Agradezco de gran manera a las instituciones (BID, NFD, LaGeo, CNE, Universidad Nacional de El Salvador) que con su visión y coordinación nos dieron la oportunidad de participar y hacer cumplir una meta más que servirá para el enriquecimiento personal, institucional y que engrandecerá más a nuestros países. Agradezco mucho a mi empresa INDE, por confiar en mí, y brindarme la oportunidad de participar en este diplomado. Agradezco a mis compañeros por los buenos momentos que pasamos durante la realización de este diplomado, haciendo de este tiempo muy grato. Y un agradecimiento especial para mi asesor, coordinadores del programa de entrenamiento, profesores y todos los profesionales que nos brindaron su apoyo para garantizarnos una enseñanza con una calidad indiscutible. MUCHAS GRACIAS 51 13. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Alteración hidrotermal, http://www.cec.uchile.cl/~vmaksaev/ALTERACION.pdf, visto el 28-112013. Datos de temperatura estabilizadas de los pozos de San Vicente, área de Reservorio, 2013. http://es.wikipedia.org, visto el 28-11-2013. Inclusiones fluidas, http://www.cec.uchile.cl/~vmaksaev/INCLUSIONES%20FLUIDAS.pdf, visto el 28-11-2013. Informes Geológicos de los Pozos SV-1ª, SV-2ª, SV-3, SV-5ª: Informe Interno, Lageo John Lagat, Hydrothermal alteration mineralogy in geothermal fields with case examples from olkaria domes geothermal field, Kenya. Geothermal Development Company, Kenya, Nov. 19, 2010 Silvio Rotolo, Transition from mildly-tholeiitic to calc-alkaline suite: the case of Chichontepec volcanic centre, El Salvador, Central America, 30 May 1998. 52 14. APÉNDICES PROCEDIMIENTO PARA LA ELABORACIÓN DE MUESTRAS PARA EL ANÁLISIS DE INCLUSIONES FLUIDAS 1. Cortar la muestra y hacer una pastilla (esquirla). Luego se pule con abrasivo 120 para quietar las impurezas del corte y se desgasta los bordes (aristas) para no dañar posteriormente los paños (tela). 2. Se desgasta con abrasivo 320 y 400 en la pulidora y con 600 y 1000 en vidrio, siempre revisando constantemente que la muestre esté pareja. Puede pulirse hasta con abrasivo 1000 en la pulidora, pero si la muestra se raya en la máquina con el abrasivo 600 y 1000, esos procesos deberán terminarse en vidrio. Se debe tener cuidado de revisar que el plato este parejo. 3. Hacer presión pareja y no muy fuerte. 4. Se ve contra luz si está pareja, antes de pasar al siguiente abrasivo. 53 5. Se lava la pastilla con agua a presión para quitar el abrasivo. Se lava von agua caliente para un secado rápido, para ver si esta pareja. De preferencia se lava y se seca con toalla y luego se sopla para un mejor secado. Si se ven sombras o partes más opacas, se sigue emparejando. 6. Se prepara la solución de alumina (micropolish B, 0.05 micron gamma alumina), con 3 cucharaditas de alumina y se agrega agua destilada hasta llenar el bote de 178ml. 7. El plato de la pulidora debe ser cubierto con lona. Puede utilizarse pantalones a medio uso, no muy viejos, ya que la tela debe ser resistente. 8. Se pule durante 10 minutos a 450-500 RPM, aplicando una presión moderada. Para esto, se aplica inicialmente alumina y se va agregando agua para evitar que el paño se seque y se raye la muestra. A medida se agregue agua, hay que echar nuevamente alumina, aproximadamente 1 de alumina y 3 de agua. La muestra debe quedar brillosa. 9. Se ve en la luz si el brillo está parejo, se lava y se cambia el plato. 10. Se coloca el paño adhesivo blanco (texmet 2500 8” PSA) y se le agrega pasta verde de diamante a la muestra (METADI II, Diamond Polishing Compound, 3 micrón), desde la jeringa, colocando pocos puntos distribuidos en la muestra. Se pule por 4 a 5 minutos con aproximadamente 100 RPM. Se debe rociar el paño con agua, para evitar que se seque. 11. Luego se cambia nuevamente el disco y se coloca el paño adhesivo café (Microcloth with adhesive backing for 8” Wheel) o también puede usarse tela de mesas de billar (pool) y se pule con alumina (Micropolish B, 0.3 micron gamma alumina), durante 10 minutos. 54 12. Se lava y se seca la muestra. El secado de las muestras debe hacerse con toallas (de tela) secas y limpias para que no se raye la muestra, cada cambio de paño se lava, seca y revisa. 13. Se empaña (se pule) el vidrio antes de pegar, luego se calienta junto a con la muestra (no muy caliente para evitar que se forme burbujas). 14. Se pega con abundante cemento termoplástico. 15. Si queda alguna parte sin pegar, se sella con cemento derretido con un mechero, para evitar que entre abrasivo y/o aire y se despegue la muestra durante el desgaste. 16. Una ves pegada la muestra, se repite el procedimiento. Se corta o desgasta la cara no pulida con 120, 320, 400, 600 y 1000. Cuando ya tiene el espesor deseado se pule para sacarle brillo, se despega y limpia para entregarla. 17. Para despegar la muestra ya pulida, se calienta y se empuja con una punta hasta que corra (deslice). Se coloca en una paila pequeña (porcelana) y se agrega acetona hasta cubrirla por completo, se deja por 2 minutos aproximadamente, luego se limpia utilizando un pincel mediano y se repite el procedimiento (se hace dos veces) 18. Por último debe tenerse cuidado de identificar debidamente las muestras, para evitar confusiones, haciendo pequeños sobrecitos de papel, en los cuales se deberán entregar al cliente. 55
