EMISIONES DIFUSAS DE DIÓXIDO DE CARBONO COMO HERRAMIENTA PARA EL CÁLCULO DE LA POTENCIA TÉRMICA DE UN SISTEMA GEOTERMAL

LLANO, J.; NOGUÉS, V.; LAMBERTI, M.C.; YIRIES, Y.; MASSENZIO, A.; AGUSTO, M.

Congreso; 1er CIVGEO Congreso Internacional Virtual de Geología y Geofísica; 2020

1.ResumenLas emisiones difusas de dióxido de carbono son un tipo de manifestación fluida comúnmente presente en sistemas volcánicos ? hidrotermales. El cálculo del flujo de dióxido de carbono permite estimar la potencia térmica liberada a través del proceso de desgasificación hidrotermal, lo que convierte a esta técnica geoquímica en una poderosa herramienta para la prospección geotérmica. Dos casos de estudio en la Zona Volcánica Sur del arco andino han constituido ejemplos de cómo el estudio de este tipo de emisión permite calcular la energía térmica liberada o bien desde un sistema hidrotermal, como es el caso de Complejo Volcánico Copahue ? Caviahue, o bien desde el cráter de un volcán activo, como es el caso del volcán Peteroa. 2.IntroducciónLa cordillera de los Andes constituye una cadena montañosa de más de 7500 kilómetros de longitud. Esta cordillera aloja a más de 200 volcanes activos ubicados a lo largo de cuatro segmentos de volcanismo activo, llamados Zona Volcánica Norte, Central, Sur y Austral (Stern, 2004). Gran parte de estos volcanes activos dan lugar al desarrollo de sistemas hidrotermales. Se llama hidrotermal a un sistema de aguas subterráneas que posee un área de recarga, un área de descarga y una fuente de calor. Cuando es una cámara magmática la que constituye la fuente de calor, el sistema hidrotermal recibe la calificación de sistema volcánico ? hidrotermal (Delmelle y Stix, 2000). Los fluidos volcánicos ? hidrotermales son liberados en superficie a través de diversos tipos de emisiones termales. Entre las más comunes se encuentran: gases fumarólicos, piscinas burbujeantes, surgentes termales, etc. Además, los fluidos pueden ser liberados a través de descargas gaseosas imperceptibles, llamadas emisiones difusas. La desgasificación difusa es un proceso de emisión de gases que tiene lugar a través de las superficies de los suelos y de fuentes termales. Las especies gaseosas emitidas a través de este tipo de manifestación son normalmente inertes y suelen ser liberadas a bajas temperaturas: el principal componente del gas difuso es el dióxido de carbono (CO2). El CO2 es uno de los volátiles más abundantes de los sistemas volcánicos y, debido a su baja solubilidad y su comportamiento inerte, constituye una especie gaseosa particularmente útil para investigar la dinámica de la desgasificación de las cámaras magmáticas y sistemas hidrotermales. Existen diversas aplicaciones del estudio de las emisiones difusas de CO2, entre las más importantes se puede mencionar: i) al monitoreo volcánico; ii) al estudio de la geología estructural que abre paso a los fluidos termales profundos y iii) a la estimación de la potencia térmica asociada a la liberación de fluidos volcánicos ? hidrotermales.2.1.El estudio de la desgasificación difusa aplicado a la geotermiaA lo largo de las últimas décadas, el estudio de las emisiones difusas de CO2 para la determinación del potencial geotérmico de sistemas volcánicos se ha establecido como una técnica eficaz y de bajo costo. La premisa básica sobre la que se basa esta metodología consiste en considerar que el flujo de CO2 difuso permite calcular la masa de vapor de agua (H2O) que libera el sistema hidrotermal. Con esto y la temperatura de los fluidos en el reservorio es posible calcular la cantidad de energía térmica asociada al proceso de desgasificación hidrotermal. La metodología considera un modelo convectivo de transferencia de calor y de fluidos. Este modelo convectivo permite asumir que el CO2 de origen hidrotermal se encuentra, en una primera instancia, disuelto en el llamado líquido inicial, presente en el reservorio; posteriormente este líquido asciende hacia la superficie, despresurizándose y entrando en ebullición. Considerando un modelo convectivo, el flujo medido de CO2 difuso y la relación entre el CO2 y el H2O es posible calcular la tasa de energía térmica involucrada en el proceso de ascenso y enfriamiento de fluidos volcánicos ? hidrotermales.3.Casos de estudio en la Zona Volcánica SurSe presentan dos casos de estudio presentes en la Zona Volcánica Sur del arco andino. El primer caso consiste en el cálculo de la potencia térmica del sistema geotermal aledaño al volcán Copahue, en el Complejo Volcánico Copahue - Caviahue, localizado en el límite entre Argentina y Chile. El segundo caso consiste en el cálculo de la potencia térmica del volcán Peteroa, en el Complejo Volcánico Planchón ? Peteroa, también localizado sobre la mencionada frontera.3.1.Complejo Volcánico Copahue - CaviahueEl estudio de la desgasificación difusa de CO2 en este complejo volcánico fue llevado a cabo en el sistema geotermal periférico al volcán Copahue, en territorio argentino (Chiodini et al., 2015; Lamberti el al., 2019). Se identificaron zonas de emisión de CO2 difuso, comúnmente conocidas como estructuras de desgasificación difusa (EDD) en cinco sitios termales. Estos sitios, en su conjunto, liberan 165 toneladas por día de CO2 de origen hidrotermal hacia la atmósfera. La potencia térmica asociada a este flujo de fluidos es de 107 MW, consistente con los estudios de factibilidad realizados por la JICA (Japan International Cooperation Agency) realizados con pozos geotermales (JICA-EPEN, 1992).3.2.Complejo Volcánico Planchón - PeteroaEste caso de estudio difiere del anterior en el hecho de que la desgasificación difusa bajo análisis tiene lugar en el área cratérica del volcán activo Peteroa. Este cráter libera unas 6,5 toneladas por día de CO2, y la potencia térmica asociada a este proceso de desgasificación es de 2 MW (Lamberti et al., 2020).