Estudio de la desgasificación difusa de CO2 y estimación de la energía térmica liberada en el área volcánico-hidrotermal del Cerro Blanco, Puna Sur

LAMBERTI, M.C.; CHIODI, A.; BAEZ W.; MASSENZIO, A.; AGUSTO, M.; VIRAMONTE, J.G.

Congreso; XXI Congreso Geológico Argentino; 2022

El sistema geotermal Cerro Blanco (SGCB, 26°S - 67°W), localizado en la Puna Austral, Noroeste de Argentina (Provincia de Catamarca) (Fig. 1A), está relacionado a la actividad magmática del Complejo Volcánico Cerro Blanco (CVCB). Este complejo consiste de un sistema de calderas anidadas (Seggiaro et al. 2000, Arnosio et al. 2005), de edad pleistocena media a holocena, y está constituido por domos riolíticos/ riodacíticos y por depósitos piroclásticos (Báez et al. 2015). Las manifestaciones geotermales dentro del CVCB están localizadas en la zona central de la Caldera Cerro Blanco (CCB) y consisten en descargas de gases fumarólicos que alcanzan temperaturas superiores a 97°C (Viramonte et al. 2005) y están compuestas principalmente por vapor de agua y CO2 con concentraciones signiÞ cativas de H2S, CH4 y H2 (Chiodi et al. 2019). Aproximadamente 12 km hacia el sur de la CCB, en el área termal de Los Hornitos (LH), existen manantiales calientes y piscinas burbujeantes con composiciones Na+-Cl- (HCO3-) y temperaturas superiores a los 67,4 °C. Chiodi et al. (2019) proponen un control estructural en la surgencia de estas manifestaciones hidrotermales asociadas al SGCB. Evaluaciones preliminares del potencial geotérmico a partir del estudio de manifestaciones fluidas (Chiodi et al. 2019) posicionaron al SGCB como uno de los sitios de mayor interés para desarrollar investigaciones geotermales en el país. De acuerdo con estos antecedentes, se realizó el primer estudio de desgasificación difusa de dióxido de carbono (CO2) a través del suelo en las áreas hidrotermales de dicho sistema. Este consistió en la medición del flujo de CO2 y temperatura del suelo con el objetivo de investigar el origen de la emisión difusa de CO2, mapear la distribución espacial, cuantiÞ car la cantidad de CO2 liberado diariamente desde la superficie investigada y cuantificar la energía térmica implicada en el proceso de desgasificación difusa. Los flujos de CO2 se midieron utilizando el método de la cámara de acumulación descripto en Chiodini et al. (1998) mediante un medidor de flujo marca West Systems®, con un sensor infrarrojo Licor 820 que opera en el rango de 0-20000 ppm y el mapeo y cuantificación de la salida de CO2 se elaboraron mediante el método estadístico de Simulación Gaussiana Secuencial utilizando el programa SGSIM (Deutsch y Journel 1998). La temperatura del suelo se midió a 10 cm de profundidad por medio de un termómetro portátil Hannah Hi98509 en cada punto acompañando la medición de flujo de CO2. Debido a la gran extensión del área de estudio, la investigación se desarrolló en dos escalas de análisis diferentes. En primer lugar, se realizaron 67 mediciones del flujo de CO2 y temperatura a lo largo de dos transectas que cruzan el CVCB (transecta CVCB) y el sitio termal LH (transecta LH), de 16 y 1 km de largo, respectivamente (Fig. 1A). En la primera se recolectaron 37 muestras cada 500 metros mientras que en la segunda se recolectaron 30 muestras cada 50 metros. En ambas transectas se encontraron bajos valores de ambos parámetros. Solo un área hidrotermal restringida (0.8 km2) presentó anomalías difusas significativas en la transecta CCB, denominado CBa (Fig. 1A) donde se realizó un mapeo detallado del flujo de CO2 y temperatura (Figs. 1B y 1C). Para tal Þ n, se realizaron 135 mediciones de flujo de CO2 y de temperatura del suelo. Los resultados evidencian que el proceso de desgasificación difusa en el sitio CBa produjo un rango relativamente estrecho de valores de flujo de CO2 que están comprendidos entre 320 g m-2 d-1. La emisión total de CO2 a través de este sitio es de 187 kg d-1. A excepción de CBa, ningún otro rasgo geológico intersectado por las transectas, tal como la Escarpa del Niño (EEN) o los bordes de la CCB, presentó anomalías de desgasificación difusa de CO2. En áreas volcánicas la desgasiÞ cación de CO2 puede provenir de diversas fuentes tales como biogénicas, hidrotermales y/o volcánicas. Para inferirlas, se llevó a cabo el método gráfico estadístico (comúnmente abreviado como GSA por sus cifras en inglés, graphical statistical approach), sugerido por Chiodini et al. (1998). Esta metodología permite discriminar poblaciones dentro de los datos de ß ujo de CO2. Los datos del área CBa se pueden modelar combinando dos poblaciones log-normales, denominadas A y B. La población A representa la población de flujo alto, que constituye el 12% de la muestra, y la población B está caracterizada por un flujo de CO2 de dos órdenes de magnitud más bajo que el de A, y representa el 88% del conjunto de datos. Esto sugiere que la emisión difusa de CO2 está alimentada por dos fuentes. Se reconocen una fuente de origen somero y una de origen profundo. La primera, siendo la de mayor contribución, estaría asociada a componentes tanto abióticos como bióticos del suelo. La segunda fuente, que presenta una menor contribución, aportaría CO2 de origen profundo, derivado de la desgasificación de una fuente magmática. Para una caracterización más precisa de las fuentes del CO2 difuso, es preciso un estudio isotópico del carbono del CO2, δ13C - CO2. Por último, se determinó la energía térmica involucrada en el proceso de desgasificación difusa según el cálculo de Bini et al. (2019), cuyo resultado fue de 2,37 kJ/s.