Hydrogeologische Untersuchungen der Geothermalfelder von Puyehue und Cordon Caulle, Chile

Published: Dec. 22, 2003, 11 a.m.

-Resumen extendido- Investigaciones realizadas en conjunto con la Universidad de Chile, en las \xe1reas geotermales activas entre Lago Ranco y Lago Rupanco en el Sur de Chile (40.5\xbaS) han sido enfocadas a establecer balances h\xeddricos e hidroqu\xedmicos. Esta tesis muestra los resultados de dos estudios de terreno realizados en las temporadas enero-marzo 2001 y enero-febrero 2002, y una investigaci\xf3n bibliogr\xe1fica y recopilaci\xf3n de datos llevada a cabo en Chile. Los c\xe1lculos del caudal total se basan en un c\xe1lculo diferencial superficial entre el promedio de la precipitaci\xf3n y la evapotranspiraci\xf3n potencial media anual. Con la aplicaci\xf3n de un paquete geoinform\xe1tico (GIS-Geographic Information System) y con el uso de una base de datos disponibles, se ha podido establecer un balance h\xeddrico general de varias zonas dentro del \xe1rea de investigaci\xf3n. La cantidad de precipitaci\xf3n media anual es bastante alta y alcanza desde un valor de 2000 mm/a en los valles hasta m\xe1s de 7000 mm/a en las cumbres. Sin embargo, la base de datos es bastante pobre y las suposiciones sobre valores de precipitaci\xf3n en altura est\xe1n basados en una recopilaci\xf3n realizada durante cinco a\xf1os por la estaci\xf3n clim\xe1tica "Antillanca" perteneciente a la CONAF a una altura de aproximadamente 1000 m.s.n.m. Como consecuencia de fluctuaciones clim\xe1ticas como ENSO por ejemplo, los valores de precipitaci\xf3n pueden llegar a variar en rangos de miles de mil\xedmetros por a\xf1o. Un reporte clim\xe1tico de larga duraci\xf3n y especialmente datos m\xe1s precisos de las zonas elevadas son esenciales para un balance h\xeddrico detallado. La precipitaci\xf3n media anual calculada, para toda la zona investigada es del orden de 4300 mm/a mientras que la evapotranspiraci\xf3n potencial promedia de 540 mm/a es s\xf3lo 1/8 de los valores de precipitaci\xf3n. Esto significa, que la mayor parte de la precipitaci\xf3n est\xe1 disponible para el caudal. Los valores medios de caudal medidos en el \xe1rea de captaci\xf3n del R\xedo Puleuf\xfa en la orilla noreste del Lago Rupanco posibilitan una evaluaci\xf3n e interpretaci\xf3n de l\xedneas de caudal superficial llamadas hidr\xf3grafos. Esto muestra que la posibilidad de infiltraci\xf3n y la permeabilidad hidr\xe1ulica parecen ser bastante alta en las rocas volc\xe1nicas, geol\xf3gicamente muy heterog\xe9neas. La precipitaci\xf3n media calculada en el \xe1rea de captaci\xf3n es de aproximadamente 5500 mm/a y la evapotranspiraci\xf3n potencial es de 480 mm/a. El caudal medio anual es aproximadamente 2800 mm/a quedando asi, m\xe1s de 2000 mm/a para la infiltraci\xf3n en las partes profundas de las secuencias volc\xe1nicas y en el basamento intrusivo. En este contexto, los grandes lagos Ranco, Puyehue y Rupanco situados junto a los macizos volc\xe1nicos ejercen una importante funci\xf3n como cauces principales de aguas subterr\xe1neas en esta zona. Las cantidades de recargas de agua subterr\xe1nea se han calculado para diferentes \xe1reas de captaci\xf3n. Especialmente las \xe1reas de gran altitud con escasa vegetaci\xf3n, grandes cantidades de precipitaci\xf3n y capas muy permeables de lava en bloque, p\xf3mez y lapilli en la superficie son probablemente las \xe1reas de recarga mas importantes. En el altiplano de Cord\xf3n Caulle (1300-1500 m s.n.m.) por ejemplo casi toda la precipitaci\xf3n es infiltrada inicialmente. Eso significa un valor extremadamente alto de recarga de aguas subterr\xe1neas de mas de 200 l/(s\xb7km\xb2). Incluso parte de esta recarga alcanza la superficie muy pronto en las vecindades del altiplano de Cord\xf3n Caulle por medio de peque\xf1as fuentes y, en ocasiones, hacia la parte terminal de coladas de lava con estructuras de t\xfaneles una cierta cantidad queda disponible para la infiltraci\xf3n en niveles m\xe1s profundos. Localidads importantes para la recarga de sistemas acu\xedferos profundos son, en este contexto, especialmente zonas tect\xf3nicas compuestas por rocas intensamente fracturadas como ocurre en la zona de Falla Liqui\xf1e-Ofqui, complejos volc\xe1nicos y fisuras as\xed como en los alrededores de fisuras volc\xe1nicas. Aparte del descenso del agua, estos localidads son tambi\xe9n importantes para la circulaci\xf3n de aguas termales. Los manantiales calientes alrededor del macizo Antillanca est\xe1n localizados cerca de los valles y est\xe1n relacionados con estructuras tect\xf3nicas. Las fracturas y fallas parecen estar relacionadas a la zona de Falla Liqui\xf1e-Ofqui. \nLas caracter\xedsticas hidroqu\xedmicas de las aguas superficiales y cercanas a la superficie, aguas subterr\xe1neas fr\xedas, est\xe1n por una parte compuestas por grandes cantidades de precipitaci\xf3n con baja salinidad (conductividad el\xe9ctrica (eC) < 80 \xb5S/cm) como resultado. Por otra parte, debido a la lixiviaci\xf3n de cenizas volc\xe1nicas recientes y lapilli as\xed como p\xf3mez con una gran superficie de reacci\xf3n y el desgaste intensivo de estos dep\xf3sitos por agentes atmosf\xe9ricos, la cantidad de \xe1cido sil\xedcico disuelto en esta agua es moderadamente alta con valores de 15-40 mg/L. El principal tipo de agua s\xf3dica-bicarbonatada tiene un pH entre neutro a ligeramente b\xe1sico. En contraste, las precipitaciones y el agua de deshielo muestran valores de salinidad muy bajos con eC < 5\xb5S/cm, un pH ligeramente \xe1cido y excepto en temporadas con entradas atmosf\xe9ricas por erupciones volc\xe1nicas, no hay una contaminaci\xf3n significativa debido a la poluci\xf3n del aire. El an\xe1lisis de muestras de suelo y sedimento con respecto a la lixiviaci\xf3n, muestra gran capacidad potencial de intercambio cati\xf3nico as\xed como experimentos de lixiviaci\xf3n con agua destilada (24h-batch) muestran una resoluci\xf3n de \xe1cido sil\xedcico en valores de hasta 12 mg/L. S\xf3lo los r\xedos Nilahue y Contrafuerte al Norte del volc\xe1n Puyehue con descargas de alrededor de 9.4 m\xb3/s y 4 m3/s respectivamente medidos en temporada de sequ\xeda tienen significantemente alta salinidad (< 200\xb5S/cm), debido a la incorporaci\xf3n de aguas termales desde la parte SE del Cord\xf3n Caulle. Incluso aun con la descarga de las aguas termales desde Trahuilco que fluye directamente al R\xedo Ri\xf1inahue, no se pudo observar en el agua del r\xedo ning\xfan aumento significativo de salinidad debido a la extremadamente alta disoluci\xf3n con agua de precipitaci\xf3n. Manifestaciones termales superficiales como manantiales calientes, g\xe9iseres y fumarolas se concentran en el Cord\xf3n Caulle al NE del volc\xe1n Puyehue, as\xed como varios otros manantiales calientes en los alrededores del macizo Antillanca como las famosas Termas de Puyehue. El grupo volc\xe1nico activo Car\xe1n-Los Venados, al NE del Cord\xf3n Caulle no muestra actividad geotermal superficial alguna. La mayor\xeda de las manifestaciones geotermales en el Cord\xf3n Caulle est\xe1n localizadas a lo largo de las fallas y fisuras orientadas NO-SE, que representan los bordes de un graben de 15 x 5 km en area. Actividad fumar\xf3lica relacionada con rocas intensamente alteradas y la aparici\xf3n de aguas de tipo sulfato-\xe1cidas est\xe1n concentradas en la parte alta del altiplano (1500 s.n.m.) en Las Sopas y Los Venados. La principal zona de descarga de fluidos desde el Cord\xf3n Caulle est\xe1 localizada en Trauhilco (1000 s.n.m.) en el centro de la caldera Cordillera Nevada y descarga varias decenas de litros por segundo a una temperatura mayor de 90\xb0C. Las aguas son del tipo alcalinas bicarbonatadas y se observan dep\xf3sitos sil\xedceos alrededor de la fuentes. Debido a la ausencia de aguas cloruradas en superficie la aplicaci\xf3n de geoterm\xf3metros de s\xedlice y cati\xf3nicos tiene que ser tratada con cuidado porque el equilibrio agua-roca parece estar ausente en los sistemas o al menos cuando las fuentes termales tienen su origen en un reservorio en profundidad. Aplicando el geoterm\xf3metro de cuarzo se calculan temperaturas de al menos 200\xb0C en el reservorio. Geoterm\xf3metros de gas parecen proporcionar una informaci\xf3n m\xe1s fiable. Investigaciones isot\xf3picas (18O, \xb2H) indican que el agua es de origen mete\xf3rico local. Procesos de evaporaci\xf3n ocurren en las fuentes termales del Cord\xf3n Caulle. S\xf3lo existe poco evidencia isot\xf3pica de procesos de interacci\xf3n agua-roca intensivos, y el desplazamiento de 18O de las muestras de aguas termales es bajo. Concentraciones de tritio de 0.4-1.8 TU no dan resultados inequ\xedvocos. Con la informaci\xf3n existente el sistema geotermal del Cord\xf3n Caulle representa un sistema dominado por vapor donde el agua subterr\xe1nea local es calentada a trav\xe9s de vapor en ascenso. La condensaci\xf3n y oxidaci\xf3n del vapor as\xed como procesos de mezcla en el acu\xedfero superior tienden a resultar en una composici\xf3n de las aguas termales de tipo bicarbonatadas y sulfatada, explicando la ausencia de aguas cloruradas. En este contexto, el afloramiento de aguas de tipo bicarbonatada con una temperatura m\xe1xima de 70\xb0C en la cima del Cord\xf3n Caulle cerca de la pendiente noroeste del volc\xe1n Puyehue, tiene su origen en peque\xf1os niveles 'colgados' de agua subterr\xe1nea calentada por vapor. La qu\xedmica de las fuentes termales Termas de Puyehue-Antillanca es diferente de aquellas del Cord\xf3n Caulle con respecto a peque\xf1os incrementos en el contenido de cloro, peque\xf1as variaciones en la raz\xf3n B/Cl y altas concentraciones de ars\xe9nico (varios cientos de \xb5g/L). Incluso muestras de agua potable "Agua Mineral Puyehue" presentan concentraciones de ars\xe9nico de alrededor de 100 \xb5g/L. Adem\xe1s de estas diferencias geoqu\xedmicas, existe una larga distancia geogr\xe1fica y una diferencia de altura en la localizaci\xf3n de fuentes termales. Adem\xe1s la separaci\xf3n hidr\xe1ulica de los acu\xedferos locales y probablemente tambi\xe9n de las zonas de descarga en las cercan\xedas del R\xedo Gol Gol y del Lago Puyehue deben ser mencionadas. Esto probablemente caracteriza dos flujos ascendentes y dos sistemas separados. 1) El primero est\xe1 situado debajo del rango del Cord\xf3n Caulle con su principal descarga en el borde de un graben. 2) El segundo, bajo el macizo Antillanca donde la descarga de fluidos esta asociada a rasgos tect\xf3nicos en el basamento intrusivo. Clasificaciones hidroqu\xedmicas muestran que todas las aguas termales investigadas son inmaduras con respecto a su afinidad geotermal. Incrementos en las concentraciones de boro y ars\xe9nico muestran influencia de fluidos volc\xe1nicos y el joven desarrollo de los sistemas geotermales.\nLa presencia de sistemas dominados por vapor en el Sur de Chile es diferente a la del Norte, donde predominan los sistemas l\xedquidos de alta entalp\xeda en terrenos volc\xe1nicos abruptos. En todo caso, la energ\xeda potencial de estos sistemas dominados por vapor en el Sur promete ser muy alta.