Análisis geológico-geohidrológicos de las zonas geotérmicas La Primavera, cerro Prieto y Acoculco

Abstract

RESUMEN: La zona geotérmica de Acoculco y La Primavera constituyen dos de los principales prospectos geotérmicos para la Comisión Federal de Electricidad (CFE), por lo que conocer sus características geológicas y geohidrológicas es fundamental para su desarrollo geotérmico; como el que tiene el actual Campo Geotérmico de Cerro Prieto, mismo que es el principal productor de energía geotérmica en México. El presente trabajo, con el fin de conocer el funcionamiento de tres diferentes áreas geotérmicas, muestra datos geológicos y geohidrológicos de los mismos. La Zona geotérmica de la Caldera de Acoculco, situada en los límites del estado de Puebla e Hidalgo, se encuentra en las regiones hidrológicas Pánuco (RH26), Norte de Veracruz (RH27) y Balsas (RH18) en menor proporción. Corresponde en pequeñas áreas a diversas cuencas hidrológicas, que son: Río Tecolutla, Río Alto Atoyac, Tochac-Tecocomulco, Río Grande de Tulancingo, Río de Las Avenidas de Pachuca, Río Metztitlán 1, Río Amajaque, Río Cazones, Texcoco y Río Libres Oriental. Tiene una precipitación media anual de 61.1 mm (promedio en 29 años). Sus tipos de aguas son bicarbonatadas y sulfatadas. Se trata de un sistema volcánico del Plioceno-Cuaternario, que posee dos estructuras de colapso tipo caldera, con la formación de etapas precaldera, caldera y postcaldera, que emitieron ignimbritas (Fase Caldera), formaron derrames de lava, domos y productos piroclásticos (Fase Precaldera y Postcaldera), cuyas composiciones varían de andesíticadacítica (Fase Precaldera), andesítica (Fase Caldera) a riolítica y en menor medida 12 basáltica-traquiandesítica (Fase Postcaldera). La roca del basamento consiste en granito, con edad relativa sugerida del Pérmico-Triásico. Existen dos conjuntos principales de fallas normales regionales cruzando este complejo caldérico, NE-SW y NWSE. El hidrotermalismo en la zona, se manifiesta por manantiales termales y mofetas, ya que se encuentra asociado a extensas zonas de alteración hidrotermal como la caolinización, silicificación y depósitos de sínter. Mediante la relación oxígeno-18/deuterio las aguas reportadas en la bibliografía del área se sitúan en la línea de mezcla de origen geotérmico (magmático) y meteórico, lo cual sustenta la presencia del yacimiento geotérmico. El sistema se encuentra formado por rocas sello de riolitas e ignimbritas, probablemente las rocas almacén también son riolíticas, aunque de permeabilidades bajas. La zona geotérmica de La Primavera, al centro del Estado de Jalisco, al poniente de la Zona Metropolitana de Guadalajara, trata de una caldera volcánica que constituye uno de los centros de vulcanismo silícico más sobresalientes del Cinturón Volcánico Transmexicano. Se encuentra en la intersección de tres grandes fracturas geológicas: la de Colima (N-S), la de Chapala (E-W) y la de Tepic-Zacoalco (NW-SE), por lo que la clave para entender su geología es el Bloque Jalisco (BJ) y la división del mismo, como lo es al norte, su límite paralelo a la barranca del Río Grande Santiago. La Primavera, se encuentra en la región hidrológica Río Ameca (RH14), dentro de distintas cuencas, mismas que son: Río Santiago 1, 2 y 3, Laguna Villa Corona A y B, Presa Santa Rosa, Salado y Cocula. Ha presentado una precipitación media anual de 73.7 mm (promedio en 29 años). Sus aguas bicarbonatadas sódicas y cálcicas, exhiben anomalías hidrogeoquímicas que indican un origen magmático. Presenta una estructura de colapso tipo caldera, con la formación de etapas precaldera, caldera y postcaldera, que emitieron lavas (Fase Precaldera), ignimbritas (Fase Caldera), formaron domos y productos piroclásticos (Fase Postcaldera), cuyas composiciones tornan de dacítica (Fase Precaldera) a riolítica (Fase Caldera y Postcaldera). La roca basamental consiste en granito, con una edad relativa inferida del Jurásico. Se 13 considera que la roca transmisora de calor del yacimiento geotérmico se trata del basamento granítico, que la roca almacén consiste en andesitas-basálticas, y la roca sello en ignimbritas. En cuanto a la zona geotérmica de Cerro Prieto, ésta se ubica en el Estado de Baja California, al sureste de la ciudad de Mexicali. Se aloja en la región hidrológica de Río Colorado (RH7), dentro de la cuenca del mismo nombre. Muestra una precipitación media anual de tan solo 4.9 mm (promedio en 29 años). Presenta dos acuíferos principales, uno somero y otro profundo; por ende, el Campo Geotérmico Cerro Prieto explota el acuífero profundo que tiene características geotérmicas por su tipo de agua clorurada sódica que evidencia una afinidad magmática con mezcla meteórica, el cual se recarga por infiltración del Río Colorado, fugas de canales y agua de riego. La región, corresponde a una fosa tectónica dentro del sistema de fallas de San Andrés, en el que destaca el deslizamiento NW. Asimismo, la zona guarda relación con el rift del Golfo de California, formando el límite principal entre las placas Norteamericana y Pacífica. Este campo geotérmico, se encuentra sobre la planicie aluvial del Valle de Mexicali, constituida por arcillas, limos, arenas y gravas de manera repetitiva y alternante, que se han identificado como sedimentos cuaternarios no consolidados, eólicos, de terrazas aluviales, de piedemonte de la Sierra Cucapá, y fluviodeltaicos debido a las corrientes del Río Colorado; siendo la única prominencia dentro del Valle, el volcán no activo de Cerro Prieto que exhibe derrames andesíticos y riodacíticos. Se estima que la roca sello del yacimiento geotérmico consiste en lutitas, la roca almacén en areniscas arcosas, y la transmisora de calor en un basamento granítico, con edad relativa del Cretácico Superior. ABSTRACT: The geothermal zone of Acoculco and La Primavera constitute two of the main geotermal prospects for the Federal Electricity Commission (CFE), so knowing their geological and geohydrological characteristics is essential for their geothermal development; such as the Cerro Prieto Geothermal Field, which is the main producer of geothermal energy in Mexico. The present work, in order to know the behavior of three different geothermal areas, shows geological and geohydrological data of them. The Geothermal Zone of the Acoculco´s Caldera, located in the limits of Puebla and Hidalgo States, is situated in the hydrological regions of Pánuco (RH26), Northern Veracruz (RH27) and Balsas (RH18) in a lesser extent. It corresponds in small areas to various hydrological basins, which are: Tecolutla River, Alto Atoyac River, Tochac-Tecocomulco, Rio Grande de Tulancingo, Las Avenidas de Pachuca River, Metztitlán River 1, Amajaque River, Cazones River, Texcoco and Río Libres Oriental. It has an average annual rainfall of 61.1 mm (in 29 years). Its types of waters are bicarbonated and sulfated. It is a Pliocene-Quaternary volcanic system, which has two caldera-type collapse structures, with the formation of precaldera, caldera and post-caldera stages, which emitted ignimbrites (Caldera Phase), formed lava spills, domes and pyroclastic products (Phase Precaldera and Postcaldera), whose compositions vary from andesitic-dacitic (Precaldera Phase), andesitic (Caldera Phase) to rhyolitic and trachiandesitic-basaltic (Postcaldera Phase). The basement rock consists of granite, with suggested relative age of Permian-Triassic. There are two main sets of regional normal faults crossing this calderic complex, NE-SW and NW-SE. Hydrothermalism in the area is manifested by thermal springs and skunks, as it is associated with extensive areas of hydrothermal alteration, such as kaolinization, silicification and sinter deposits. Through the oxygen-18 / deuterium ratio, the waters reported in the bibliography of the area are in the mixture line of geothermal (magmatic) and meteoric origin, which supports the presence of the geothermal reservoir. The geothermal system is 15 formed by seal rocks of rhyolites and ignimbrites, and probably the storage rocks are also rhyolitic, but with low permeabilities. The geothermal zone of La Primavera, in the center of Jalisco State, in the west of the Guadalajara Metropolitan Zone, is a volcanic caldera that constitutes one of the most outstanding centers of silicon volcanism of the Transmexican Volcanic Belt. It is located at the intersection of three large geological fractures: Colima (NS), Chapala (EW) and Tepic- Zacoalco (NW-SE), so the key to understand its geology is the Jalisco Block (BJ) and its division, as it is to the north, its limit parallel to the canyon of the Grande Santiago River. La Primavera is located in the Ameca River hydrological region (RH14), within different basins, which are: Santiago River 1, 2 and 3; Lagoon Villa Corona A and B; Santa Rosa Dam, Salado and Cocula. It has presented an average annual rainfall of 73.7 mm (in 29 years). Its bicarbonated sodium and calcium waters exhibit hydrogeochemical anomalies that indicate a magmatic origin. It has a caldera-like collapse structure, with the formation of pre-caldera, caldera and post-caldera stages, which emitted lava (Precaldera Phase), ignimbrites (Caldera Phase), formed domes and pyroclastic products (Postcaldera Phase), whose compositions turn dacitic (Phase Precaldera) to rhyolitic (Caldera and Postcaldera phase). The basement rock consists of granite, with a relative age inferred of Jurassic. The heat transmitting rock of the geothermal reservoir is considered to be the granitic basement, the storage rock consists of andesites-basaltic, and the seal rock in ignimbrites. Regarding to the geothermal area of Cerro Prieto, it is located in the Baja California State, southeast of Mexicali city. It is situated in the hydrological region of Colorado River (RH7), within the basin of the same name. It shows an average annual rainfall of only 4.9 mm (in 29 years). It has two main aquifers, one shallow and one deep; therefore, the Cerro Prieto Geothermal Field exploits the deep one, that has geothermal characteristics, given its type of chlorinated sodium water that demonstrates its magmatic affinity with meteoric mixture, which is recharged by the Colorado River infiltration, channel leaks and irrigation water. The region corresponds to a tectonic fosse within the San Andrés fault system, in 16 which the NW landslide stands out. Also, the area is related to the Gulf of California rift, forming the main boundary between the North American and Pacific plates. This geothermal field is located on the alluvial plain of the Mexicali Valley, consisting of clays, silts, sand and gravels in a repetitive and alternating manner, which have been identified as unconsolidated eolian quaternary sediments, related to alluvial terraces and piedmont of Cucapá Saw; and fluvio-deltaic, due to the currents of Colorado River; being the only prominence within the Valley, the non-active volcano of Cerro Prieto that exhibits andesitic and riodacitic lava flows. It is estimated that the seal rock of the geothermal reservoir consists of shales, the storage rock of sandstones, and the heat transmitter rock of granitic basement, with a relative age of Upper Cretaceous.