MODELO GEOTÉRMICO PRELIMINAR DE ÁREAS VOLCÁNICAS DEL ECUADOR PARTIA , ESTUDIOE RD S QUÍMICOSE ISOTÓPICOS DE MANIFESTACIONES TERMALES
. ALMEIDAE ANDS . G ,O VAL Instituto Ecuatorian Electrificacióne od , Quito, Ecuador . PANICHIC . NOTOP , . BELLUCCL , I Istituto Internazionale per le Ricerche Geotermiche, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Pisa, Italia
Resumen-Abstract
MODELO GEOTÉRMICO PRELIMINA ÁREAE RD S VOLCÁNICA ECUADORL SDE PARTIA , E RD ESTUDIOS QUÍMICO ISOTÓPICOSE MANIFESTACIONEE SD S TERMALES.
fi partir de 1986 se mostrearon y anaii:aron las aguas y gases de ocho áreas geotéraicas, para establecer su composición quiíic e aisotópica n ChachisbirE , y Cuicochao e observas , n enriqueciaiento. e hast5X d s l e a en {) y SOS, en Beuteno. La evaporación de una hipotética agua geotersica profunda, desde 2WC hasta la teaperatur n e superficea , pued r responsablse e s variacionela e d e s isotópicas observada n Chachisbiroe s , r otrPo a parte n Cuicochae , n u ,proces e sezcld o a entre agua subterránea calient y ague aa frescun e d a laguna es responsable de los valores observados. En otras áreas, la coiposicién isotópica de las aguas térsales corresponde escencialsente a aguas aeteóncas que caen a diferentes altitudes, desde 2500 nasta 4200 a sobre el nivel del sar. Las relaciones Na/K indican teiperaturas del reservono de aproxiaadasente y EOfl'C EW0 21 ,, para aguas clorurada áreas eiergee la qu s s n e ngeoternca Chacbíibiroe d s , Cuency a papaliacta respectivasente. En la caldera de Chalupas, los datos no peralten hacer ninguna hipótesis razonable sobr a existencil e n acdferj e d a o profund e altd o a teiperatura. Muestras procedente l -oleade s n Tungurahua son de aguas sulfatadas-acidas, que tienen una coiposicién isotópica concordante con aguas calentada r gasepo sa teiperatura s e 200'd s C aproxisadanente l e áre e n d ChiiborazoaE . a reducidl , a cantidad de suestras disponibles no peralten dar ninguna inforaación acerca de sus características térsales. En Tufií5o, las aguas provienen de aculferos superficiales aodificados por gases calientes, cuyos geotersfisetro n teaperaturada s e SSO'Cd s .
PRELIMINARY GEOTHERMAL MODEL OF VOLCANIC ÁREAS IN ECUADOR BASED ON CHEMICAL ISOTOPID AN C INVESTIGATIO THERMAF NO L INDICATORS.
Since 1986 e water,th d gasean sf eigh o s t geothermal áreas have been sample d analysean d o establist d h their chemica d isotopian l c compositionn I . Chachimbir Cuicochd an o a ^ 0deuteriud an enrichmen % 5 o mt enrichmenp u t p u t % havt20 o e been observed e isotopiTh . c variations see n Chachimbiri n o could be explained by hypothetical deep geothermal water with a temperature range from 240° o surfact C e temperature e valúeTh . s observe n Cuicochai d e th n o , othet mixino groundwatet ho e rf o du ghand e ar , r with fresh lagoon watern I . other áreas e isotopith , c compositio e thermath f o nl waters basically correspond o tha t smeteorif o t c water falling from various altitudes ranging from 250 o 4200t 0m abov a level se e Na/ Th .K ratios indicate reservoir temperatures for the chloride waters emerging in the Chachimbiro, Cuenca and Papaliacta geothermal área f approximatelo s y 240°C, 210 d 200°CQan C , respectively. From the data on the Chalupas caldera it is impossible to construct any reasonable theory regarding the presence of a deep, high-temperature aquifer. Tungurahua volcano samples consist of sulphuric
219 acid water with an isotopic composition similar to waters evaporating at about 200°C. The number of samples from the Chimborazo área was too low to justify any assumptions about the thermal characteristics of the water. The waters in Tufiño origínate in surface aquifers modified by hot gases registering 230°C e geothermometersoth n .
1 INTRODUCCIÓN
En el marco del Programa de Exploración de los Recursos Geotérmicos de la Repúblic l Ecuadorde a , ejecutad r n efectuadINECELpo oha e s ,o estudios geocientificos exploratorio s áreala e Tufiflo sd n e s , Chachimbiro, Cuicocha, Papallacta, Chalupas, Tungurahua, Chimborazo y Cuenca, a fin de determinar las posibilidades de utilización del recurso geotérmico en la generación eléctrica. Parte importante de estos estudios, constituyen las investigaciones geoquímicas e isotópicas llevadas a cabo con el apoyo de la Organización Internacional de Energía Atómica (OIEA), a través del Contrato de Investigación 3991/IG, suscrit n INECELco o s resultado.Lo s finalee d s estas investigaciones se resumen en este documento.
2 SITUACIÓN GEOLÓGICA REGIONAL
El margen continental activo del Ecuador es caracterizado por la subducción placa l e ad Nazca e transport,qu Cordillera l a e Carnegid a e l creade r po a paso de la Nazca sobre el punto caliente Galápagos. La subducción de Nazca y Carnegie es muy importante en la evolución de la Cordillera de los Andes, particularmente de su volcanismo. El Ecuador continental se divide en tres regiones: Llanura costanera (Costa), Cordillera de los Andes (Sierra) y Cuenca superior amazónica (Oriente).
La Costa esta1 formada por la parte emergida de un prisma acrecionado, constituid r basaltopo o s tolelticos cretácico e representaqu s n corteza oceánic y sedimento 3 C1 a s volcanoclástico e yacequ s n bajo sedimentos pertenecientes a cuencas terciarias y cuaternarias (Figura 1).
La Sierra tiene en su mitad septentrional dos cordilleras paralelas, la Occidenta Reala l ,y l separada n u vall r epo s angosto conocido como Depresión Interandina a .L mita d meridional a cordillerun s e , e d menoa r n u vall n ealtur si central y a a L Occidenta. s e formadl r rocapo a s volcánicas básicas e intermedias de edad cretácica, emplazadas en un ambiente submarino (arco volcánico oceánico) cubiertay , e sedimentod s s pelágicos n cinturóu a Rea .L s e l n metamórfico barrowiano, cuyos protolitos son sedimentos de plataforma y pendiente continental metamórfizados en el Cretácic y Terciario o inferior CE],
El Oriente forma parte de la cuenca amazónica; tiene un basamento precámbrico sobr l cuae encuentrae s el n potentes depósitos sedimentarios marino e d plataforms a continental, sedimentos lacustre y detríticos s continentales.
los terrenos volcánicos continentales se extienden a lo largo de la Sierra, con un ancho promedio de 80 km. La actividad terciaria fue importante en tod a l cordilleraa a cuaternaril n tante e , qu o a esta' restringida l a mitad septentrional, dond e localizas e n casi toda áreas la s s geotérmicas estudiadas (Figur. 1) a
220 80° 79° 78°
SIMBOL06IA
CUENCA SEDIMENTARIA CUATER- NARIA DE LA COSTA
VOLCÁNICO CUATERNARIO Y TERCIARIO DE LOS ANDES
BASAMENTO TOLEITICO; SEDI- MENTOS MESOZOICOS Y TER- CIARIOS DE LA COSTA ARCO VOLCÁNICO MESOZOICE OD ANDES LO S J J
CUENCA AMAZÓNICA .MESOZOI- CO HASTA CUATERNARIO
BASAMENTO METAMORFICO W- LEOZCHC S ANDELO E SD O
O ÁREA GEOTÉRMICA
FIGURA I. ESQUEMA GEOLÓGICO DEL ECUADOR
El volcanismo durant l e Cuaternarie y mu importante s e o n sidha ; o identificados aproximadament O centroeEO emisióe sd n C3 muchoy 3 elloe sd s presenta a evolucióun n n magmátic y desarrolladamu a s volcane.Lo s má s voluminosos y activos se caracterizan por una compleja alternancia de lavas básica e s intermedias, domos ácido y productos s piroclástícoe d s composiciones dacíticas y riollticas. El volcanismo en la parte meridional Sierra l e s d fundamentalmentae e terciari a sidh oy o C4-3 poc5 , o estudiado.
3 ASPECTOS QUÍMICO ISOTÓPICOSE S
3.1 TUFINO
e encuentrS frontera l n ae a entre Ecuado Colombiary volcanes lo ; s Chilesy Cerro Negr e s ositúa u interiors n ne cámara .L a magmátic alimentoe qu a a ' este complejo volcánico constituye la fuente de calor [6, 73 del sistema geotérmico estudiado.
La aguas mayoríla se d analizadaa s tienen temperaturas comprendidas entre 5E°Cy u composiciólos 2 ,s3 n químic e aisotópic a esta1 resumida l n e a muestras la e n bicarbonáticasd sso % 75 l TablE . I a l 12,57;e n sulfatada.so s y corresponde manantiales lo na salinos smá calientessy , representanda l o interacció aguae nd s superficiale gasen sco s volcánicos CB3 s restante.La s muestra n cloruradasso magnésicassy e ubicas e ,qu a n vario s kilómetroe d s distancia del área de interés. En la Figura E están las relaciones entre el 'I) y el Deuteno, donde se aprecia que tanto las aguas termales como las fría encuentrae s s n sobr recta el enriquecimientn u a e meteóricv e s o n ay o del '13, lo que no permite evidenciar fenómenos de intercambio agua-roca, de particular interés.
221 - 70
C ° 30 < T + QT>30°C
-110 2 -1 3 -1 -15 4 -1 B ¿ 0(%0 .V-SMOW)
FIGURA Z. DIAGRAM VARIACIÓE D A N ¿**0/¿0 FINU T O E D
El análisis datolo se d spermit e conclui e todaqu rs manifestacionela s s termale e sd Tufíflo ,s calientes inclusmá s la o , pertenece n u acuifer a n o superficial alimentad r po aguao s meteórica e d circulaciós n bastante restringida, segú o indicl n l contenide a e tritiod o . Estas agua n sidha so modificadas químic y a térmicament l aporte e gaser d eepo s calientee sd origen magmático (1!C del orden de +2,7*/,. hasta +5,6*/.. PDB) C8] y, probablemente mínimas cantidade e vaporsd .
El único indicio geoquímico sobr posibla l e e existenci n sistemu e d a a geotérmic e altd a a entalpi s constituide a notoria l r po oa presenci e gasad , cuyos geotermómetros dan temperaturas del orden de los 230 °C.
3.2 CHACHIMBIRO
e encuentrS n segment u Cordillera l n e ae d o a Occidental e a tienqu un , e gran concentració aparatoe d n s volcánica n volcanismu sy o persiste desdl e Plioceno a característic.L a básica, desd l punte fuenta e vistl d o e e d aed calor, es que los centros eruptivos del complejo volcánico de Chachimbiro n sidha o alimentada r variaspo s cámaras magmáticas evolucionadas C9].
El reservorio estarla localizado en rocas volcánicas a profundidades variables entre los 10OO y EOOOm. Evidencias para su existencia están dadas por: Zonas de alteración hidrotermal; Fuentes termales, y; Emanaciones de gases s agua.La s termale Cloruradan sso n temperaturasco ^¿"Ce sd , caudales de 70 1/min, salinidad de 7000mg/l. El contenido de 5iOB varia entre 180 y EOOppm; además, tiene a graun n n cantida s disueltoga e d d , fundamentalmente COE CIO]. La Figura 3 presenta las relaciones entre el "D y el Deuterio; alli' se evidencian dos grupos de aguas: Aguas frías de circulación somera, con la misma composición isotópica de las aguas meteóricas, y; Aguas termales que se desvian fuertemente de la recta de las precipitaciones.
222 -40
-50 - ¿>D- 86 0+ 10
-60 -
-70 -
> -80 - SINGLE STAGE o STEAM LOSS
-90 -
A (AGUA PROFUNDA ) ORIGINAg K / l 240= g =C T 1 5 ; L . ° C -100- (AGUB A PROFUND I =C 2.4g/KgA; C RESIDUA ° 60 = ) T : L • AGUAS CLORURADAS D AGUAS BICARBONATADAS - 110- T -14 -12 -10 -8 - 6 -4 8 S' o 3,V. SMOW)
FIGURA 3. DIAGRAMA DE VARIACIÓN 5*0/80 DE CHACHIMBIRO
s aguaLa s termales muestra a evidentnun e evolución química, desde aguas bícarbonatadas hasta aguas cloruradas n dond,e l 'te incremente s ie 1 -1 e ad a -6%.; los sólidos disueltos también se incrementan conforme aumentan los isótopos pesado soluciónn se , sugiriend mecanismn ou enriquecimiente d o e d o solutos, debido a una evaporación del agua meteórica original en condiciones termales anómalas ,o también r proceso,po mezcle sd aguae d a s termales salinas con aguas frías.
La evaporació l agude n a desd a temperatureun a relativamente alta (p.e. 2^0°C), hasta condiciones superficiales (cerca de 60°C), ocasiona un n aproximadamentincremente Ü " l de o e enriquecimientn 2,8%u , y . clorl ode o hasta el 30% de los valores originales. Para el caso de Chachimbiro, solamente este proces o explicn o a como, partiend aguae d o s meteóricae qu s inicialmente tienen contenido clory s bajoO " má o-10%e e squ sd .y lOOmg/k g respectivamente, se observe que el "D alcanza un desplazamiento del 57.. y el contenido de cloro llegue a 2250mg/kg. Una explicación puede encontrarse considerando, adicionalmente, otro proceso en el cual las aguas meteórica e circulasqu rocar po ns oxigenada smá reservoril de s o profundo, temperatura sl i s alt má e EOO° s aqu ae C Cll, 123, incrementa u contenidns o de "O en aproximadamente el 3%., por intercambio con la roca. Estos dos procesos están esquemáticamente indicado Figura l , donden 3 ae s , partiendo dn agueu a meteóric e n agullegas u a ageotérmic e experimentqu " "A a n u a proceso de evaporación en profundidad (single stage steam loss), hasta alcanzar un valor composicional como el de "B". Esta agua residual se mezcla con aguas subterráneas someras para dar el conjunto de aguas que se encuentran sobre la linea de mezcla.
En la Figura ^ se indican las variaciones del "O con la altura de emergencia aguas la Chachimbire d sn e , Cuicochay o . Para Chachimbiros ,e evidente la existencia de dos diferentes grupos: El primero, son aguas subterráneas somera circulacióe sd n restringuida cuantr ,po áreas la e od s infiltración está próximay n mu zona l emergenciae ad a s l ;E segund o grupo
223 4000
a n
o % 8 1 O =
LAGUNA DE 3000 - ° CUICOCHA
E o
< 2000
D CHACHIMBIRO CUICOCHO A —r - 14 -12 -10 -8 -6
(%o " v SMOW6 0, )
FIGURA 4. DIAGRAMA DE VARIACIÓN D CHACHIMBIRO O CUICOCHA 1000 2000 3000 Cl(ppm) FIGURAS. DIAGRAMA DE VARIACIÓN CI/B DE CHACHIMBIRO Y CUICOCHA 224 400 B ( AGUA ORIGINAL PROFUNDA 240° C } CHACHIMBIRO O O CUICOCHA 50 1000 2000 3000 Cl (ppm) FIGURA 6. DIAGRAMA DE VARIACIÓN CL/SIOE DE CHACHIMBIRO Y CUICOCHA (muestra e desvias a derechl e a squ na recta)l e ad , refleja procesoe d s mezcla puesto evidencin se Figura l n , asie 3 aa 1 s Figuracomola n y ,e 5 s 6, donde los contenidos de boro y sílice son confrontados con el cloro. diagraml e n E a Cl/SiOe exist a correlacióun e n positiva entr aguas la e s termale sy fría e tipsd o bicarbonatado cloruradass la n e desvias ,co e ,qu n hacia la derecha de la recta de dilución, porque tienen altos contenidos de cloro con respecto al sílice. Por el contrario, en el diagrama Cl/B, todas las muestras presenta a correlaciónun n lineal. Esta discrepancia puedr se e explicada tomand n cuente o e tantaqu borl e o o comclorl e n oparámetro so o s "conservadores", y, la solubilidad del sílice varía con el enfriamiento de las aguas termales emergentes C13]. Esto implica que, aparte de la mezcla, el enfriamiento también puede considerarse en las aguas cloruradas que emerge superficiea l a n a simultáneL . as mecanismos existencido s lo e d a, explic s composicionela a s presentada , dondFigura6 s s y la e e 5 n sse interesante notar que las lineas de mezcla definen un componente profundo simila l obtenida r l modelde o o isotópico presentad Figura l n . e o3 a 3.3 CUICOCHA Incluye los volcanes Cotacachi y Cuicocha cuyas características vulcanológicas permiten inferi a importantun r e fuent e calored l Cuicoch.E a tuvo un estilo eruptivo explosivo C5, l¿f, 15] emitiendo flujos piroclásticos daciticos [16] a L activida. e s d iniciol e limit n e ' e Pleistoceno-Holoceno, durante la cual se formo' una caldera, hace 3100 arios [173. El Cotacachi es un estratovolcán andesltico de edad pleistocénica al cua e asocias l n varios domos dacitico edadee sd s holocénicas. s agua La aflorae ssectol qu e n Bicarbonatadasn ne so r n temperatura,co e d s 45°C, notándose que hacia las cercanías de la caldera existe un significativo aument l contenide n e o e clorurod o s CIO]. 225 relacióa l e D n "Ü/Deuterio (Figur e desprends ) l desplazamient7 ae e equ s e o consecuenci a mezcll e ad a a entrlagunl l agu e e ee d Cuicocha ad s la y a aguas termales de los alrededores. La linea de mezcla corta a la de las aguas meteórica abscisa l n se a -1S'¿. puede ,qu e representa contenidl e r e d o aguas la e alimentació sd I!n e D lagunaa l e d na pendient L . e estd e a lines e a evaporacióa s concordantiguae un 4,a e n l8 qu co n neco superficia baja l a temperatur l caso e i est aS n enriquecimients ,u C18]e .) "t l e n e l 67,.de o aguas ocurrla l lag sde n o e ehast a alcanzar condiciones estacionariasn .Si embargo, este fuerte enriquecimient o n estao ' acompasad n sensiblu e d o e incremento en la salinidad total de las aguas evaporadas. En efecto, las aguas del lago presentan un muy bajo contenido de sal (^20 ^Siemens), donde el ion dominante es el bicarbonato. Esto sugiere que las aguas meteóricas o alimentanl e qu n escencialment,so e constituida r nievpo s e fundidaa l , cual esta' present l vecine n e a volcán Cotacachi n realidadE . mezcla l , a des aguaa lla l lagun agu n e sd co aatermale s ocasionara a desiguaun 1 l dilució s solucionela e d n s termales, porque acurre solament largo l e ea d o fractura sfallasy r est.Po a s muestracausado s ,la s ubicada linea l an se de mezcla (Figura 7) contienen cada una el 70 y el 30'/, del agua del lago y, los sólidos disueltos e totaled 380 n 500mg/ky 0so s g respectivamente, sugiriendo con esto, que estas dos aguas termales representan dos reservorios distintos. En la Figura 4, se aprecia a un grupo de aguas que se desplaza a la izquierd rectaa l e ,d a este s interpreto a como aculfero n largco s a circulación, parque las áreas de alimentación están a alturas mucho más elevadas. Particularmente el lago de Cuicocha, ubicado a mayor altura que las fuentes termales. -40 -50- LAGUNA DE CUICOCHA -60 - o -70- LINE MEZCLE D A A -80- -90- -100- -110 -14 -IZ -10 -8 -6 -4 I8 ¿ 0 (%0 , V-SMOW) FIGURA 7. DIAGRAMA DE VARIACIÓN <5~'8 O/ f D DE CUICOCHA 226 3.4 PAPALLACTA Esta área tiene manantiale e composiciód s n cloruradan u sódic n co a importante componente sulfato calcico, una elevada salinidad C193 y temperatura 66°Ce sd . Estas aguas afloraa zon fallamientoe un ad n ne l e n ,e contacto entr l basamente e o metamórfic Cordillera l e d l oe volcánic y a o terciario. Una compleja situación tectónica y volcánica, dificulta establecer hipótesis sobre el origen de la fuente de calor, a nivel de reconocimiento. Si bien los datos disponibles son pocos, lo que condiciona fuertemente la interpretación, desd l e punte e d visto a térmic a situaciól o n parece interesante Figura L . 8 a present a relaciól a n "D/Deuteri tres la s e od vertientes muestreadas ellae d a sun ; esta' enriquecid n respectco D " on e a otras la saguas a linea e ubicadosla l s se e d a,n meteóricas qu n e o l r .Po tanto, suponemos que un posible mecanismo de intercambio con las rocas pudo tener lugar; además, las características geomorfo lógicas del área y la relación "D/altura indican que esta agua tiene una zona de alimentación 600m más elevada que las otras dos. Todo esto, permite asumir que esta agua experimento' condicione e altsd a temperatur n profundidade a e parecqu o el , confirmars l a aplica es geotermómetrolo r s químicos reportadoss má , adelante. -70 -75- -80 -65- -96 0+18 0 - 0 ¿O INTERCAMBI ROCA L N A? OCO O 2 tn -95- £ o -100 TIP E AGUOD A I C 4 HCOSO 3 -105- PAPALLACTA TUNGURAHUA B E D CHWBORAZO ^ 2 -1 -12.5 -10.5 - 10 .V-SMOW) FIGUR . A8 DIAGRAM VARIACIÓE AD ÁREAS LA N PAPALLACTE E D Scf^OD D 6 / A TUNGURAHUA Y CHIMBORAZO 5 CHALUPA3. S a x caldere un 14)k 227 del sistem e d aalimentació n magmatic e d aest e complejo volcánico, activo desde hac millón eu e aftosd n n buenaso , s evidencia existencia l e a d s un e d a fuente de calor. En la Figura 9, las muestras relativas al área de Chalupas, caen sobre la recta de las aguas meteóncas en un amplio intervalo de composición. Esto permite supone a existencil r a fuertun e d a e circulación superfician si l encontrarse condiciones anómalas de temperatura, esto confirma el modelo geovulcanológico de INECEL CEO] en el cual se indica que la caldera esta' rellenada por materiales impermeables (piroclástos y sedimentos lagunares) que constituyen un efectivo sello al sistema geotérmico. Las variaciones en el contenido isotópico corresponde a diversan s cota e sd infiltración , situadas entre los 3500 y 4c?00m de altura. -7O -75- -80 * o 2 o oS o AGUAS BICARBO NATA DAS (J) AGUAS SULFATADAS FIGURAS DIAGRAM VARIACIÓE D A N s' N CHALUPA0/,E 5D S 8 6 TUNGURAHU3. A s flancolo l activde n sE o volcán Tungurahua, existen abundantes manifestaciones de aguas bicarbonatadas acidas y sulfatadas, con temperatu- ras hasta de 53°C [21]. Tres muestras fueron analizadas (EUI-42, 43 y M de la Tabla I), la correlación entre el "D y el Deuterio es una recta de pendiente +1,8 (Figur ) 8 asugiriéndono s aguala se pudieroqu s r se n sometidas a procesos de evaporación-condensación a una temperatura de aproximadamente EOO°C C18]. La EUI-^4 es agua subterránea local que durante su descenso por el interior del cono, interacciona con gases volcánicos calientes (S0e , I-JS y C0¡, ), dando como resultado un fuerte incremento de HC03 y SQ en la solución y, un simultáneo incremento de la temperatura del liquido hasta alcanzar probablement 200°Cs lo e . Bajo estas condiciones e produc,s a evaporaciól e n parciasolucióna l e d l , formándos e condenses vapoparta l e qu n reae alta del volcán, originando un aculfero termal con una composición química e 228 in is en w to •»» o > u q iq r- o» q 10 « q S8 í Ráf 8 «*• ff ?VV? qq qqqqqqqoaqqq oq o q q q f* O» O £i O* T^ eo t^ <¿ •* rj O q « q q q q q q qq s á S 2 O Q Q Q 0 O•1 -» o> 2 A io 2 oO) iv «o n <* w UJ 10 q q « « N; « §a § S '55?SS a cq q oko e rq v cq * 3 : 10 O fv CM »|33SS8 Ul E ooooooooooo o o o o o» q <- m q •> «^p < 5 «« ) t r Q ( Sp - tT » N 0 K3 WN i™ *- r~ • o m S8 8 K« 8 ¡ tz. o a »"»"«" W 229 Cl * o o r> T- OfOt-iaaiocvoar-uiT-io nI r^ cj ot q T- 2 h> u> 04 N t o S«o « oS » sss sss p j ó rr-o < ^ic ^f T- VÓ - (II III tn i-; q q q I Oí IX * 9 r D I< XO « O - r D *C »T "í T oí * c>n i o << ^ o o n « »-' ^ CO s *° * 01 T- «o q N r. u> § »-<»^- •-»- CMOOr- *» »o í o q q n ck t « t q o «o q o * «ton •* ai 10 ¿° 958 8 i * g|*$ ¿ r> •- « 3 O) C4 IO O O O «D < ^O non r> u> n 000 «o tomón •> T °q co «q »- r » « v i t o r-_v r « « M . r- q ¡ o «i o pc o 0 1 « w ií s «t o iv rv 8 S p. rt » * i n *t S 5i i x5 - » - » N w *íí ni c* «•> o •> ^ r» «q «q q ^ «q e 5 N«« ó N« i^ «> « N « «> » a 0 1 M < o » o 0 r1 > w iv n m 10 «o op g o «- T- cu cu «> tv a> SS « w S 8 8 rs iv 55 5 I fesisSSfes N PI K Si S S K Ñ fv ÍI CO 00 «D O 00 00 00 ii 0 0 0 0 D I o D u u S t*-4 s 1-1 § 8 ? í¡ * £ " "•* a» p i- -,§ * 8!?8 ítí «- ?S w 55555555 55 "* 555 IS UJUlUJUlUlUlLUUlUJIJUUlUi CJ UJUJUJUIUIUIIJi u i u i u U , a CJ UJ Ul Ul 230 e» n o « 2 o D a< > O 0 (M oí «o o «oo § d >» « d d d co *! -' 3ss ? T- t— r* T- ^ UJ x£ co «0 O O q q 0 0 0 o lx «D a» o o ^. "x!* 0 10 «55 d S S £ r~ s 3 1 i^ £ "S! í 8 Oí 13 0 ID O O O O o q O q co •o o U> o 231 isotópica similar a la de la muestra EUI-42. Por otra parte, las aguas residuale evaporacióa l e d s n circulan haci basa l conol ade e , originando aguas termales similares a la muestra EUI-*f3, que tiene al sulfato como ion dominant solucióna l n e e ,presenty a además n alt,u a concentracióe nd los isótopos pesadas. 3.7 CHIMBORAZQ Es el estratovolcán más alto del Ecuador, su actividad se inicio' en el Pleistocen e fu prácticament y o e continua hast l e Holocenoa a L . interpretación petrológica de los productos emitidos en sus tres etapas evolutivas, sugiere la presencia de una cámara magmática en donde el magma basáltico-andesítico de las etapas iniciales, evoluciono' hasta un producto fina e composiciód l n dacltica- nolítica C16Ü. Durant u evolucións e l e , magma transfirió' calor provocand a anomalíun o a térmica, cuya primera evidenci superficin e a n fuenteeso s termale n temperaturasco 46°Ce d s . La única a muestrh sid e o qu analizada a pued r consideradese a como agua subterránea cuyo origen esta' en los deshielos del Volcán Chimborazo, a alturas superiore 4500ms desviacióa lo L sa . observe s Figura l e n qu a e a B, s respectagua la recta l e sd aa meteórica o o n encuentras n ,e est e momento a explicació,un n satisfactoria debidfalta l e otro d a ao s datos anal iticos. 8 CUENC3. A Esta áre s existencie a conocidl r po e ad fuente a s a termaleun n sco elevadlsima salinidad, alta conductividad y caudales del orden de los EO 1/s CIO, 193. Estas aguas tiene s mayorela n s temperaturas (73,3°C) registrada l paí e precipita, y sn e s n travertino n explotadoso e squ s como roca ornamental. Esta zona termal se encuentra en una cuenca sedimentaria cretácica y los materiales volcánicos más próximos son de edad terciaria. Las manifestaciones aflorantes son de dos clases: Aguas cloruradas con temperaturas mayore 48°Ce qu s, concentrada n áreu aproximadamente n d ase e un kilómetr n aprovechadaoso cuadrad e qu y o s como balnearios (Bañoe sd Cuenca), y; Aguas bicarbonatadas frías (17 a £2°C), diseminadas en una zona relativamente amplia, varios kilómetros alrededo s balnearioslo e d r . En esta zona marginal existe un manantial frío de tipo clorurado que tiene el menor contenido de "ÍD y una elevada salinidad (TDS - 8,£g/kg). Las aguas termales tienen una zona de alimentación situada aproximadamente a una elevación de 3EOOm, esto es, 500m sobre la altura de los balnearios. l áre e e Baftod a e muestrearon s E s vertiente1 1 n s cuya temperature d a emergencia varia entre 48 y 73,3°C. No obstante tal diferencia térmica, la composición isotópica de los diversos manantiales es muy homogénea (Figuras y 11) 0 ,1 situándose y próximoprecipitas sobrmu la linea l eo e d aa s - ciones l mism;a o tiempo l contenide , clorurn io e e mantiend os o e constante. Todo esto permite l agusuponee ae qu rprofund a alcanzo' condicionee d s equilibrio químico con las rocas de un reservarlo somero, en el tope de la potente cuenca sedimentaria. 232 o 2 tf) O "o U AGUAS BICARBONATADAS AGUAS CLORURADAS F AGUAS FRÍAS -90 -13 -11.5 ,,Q -IV.^ 0 (%o,V0 - SMOW) FIGURA 10. DIAGRAMA DE VARI ACIÓN &18 ,O / ¿ D EN CUENCA 80 80 óo 70 70 o IX) o 60 60 ce ce $ ui ce a 50 50 4O 40 30 30 -12 -II -10500 1000 1500 8 <5' 0 (%0 V-SMOW) CI(mg/Kg) A TEMPERATURL FIGUR N . DIAGRAMCO II Al C VARIACIÓE Y AD A % 6' N EN CUENCA 4 EVALUACIONES GEOTERMOMETRICAS La Figura IB presenta un diagrama triangular donde se relacionan las concentracione n toda e agua s g la M s s sy relativa analizadasa N , K e sd . Este diagrama ha sido modificado de un original propuesto por Giggenbach CE23, con el fin de ampliar el área correspondiente a la esquina del magnesio, en la cual generalmente están localizada aguas la s s inmaduras. Muchas la e sd 233 Na/5 200° CHACHIMBIRO CUICOCHA CHALUPAS CUENCA CHIMBORAZO PAPALLACTA TUNGURAHUA \T Mg FIGUR CONCENTRACIONE. 12 A S RELATIVAS No.K, Mg(mfl/kgE )D TODAS LAS AGUAS ESTUDIADAS muestras de agua caen entre las dos lineas que describen la temperatura K/Mg en el rango de 40 a 60°C, indicando con esto que este par iónico es incapa reflejae d z condiciones la r s termales profundas r otr.Po a partea l , relación Na/K parec s útiemá l para evalua s temperaturala r s profundas, pero esta1 restringuid pocaa a s muestras. Realmente Figura l , E indic1 e a qu a muestras muchala e d ss tienen temperaturas Na/ altas Kma E50°e squ C pero, no parece r reale nse e tom s n cuent i e acaracterísticas s la a s isotópicas a discutidasy . Solamente pocas muestras de Chachimbiro, Papallacta, Chimborazo y Cuenca parecen admitir la aplicación del geotermómetro Na/K, ellas son aguas cloruradas y parecen ser maduras o parcialmente equilibradas con rocas de los acuiferos (segán la definición dada por Giggenbach CEED). Consecuentemente, temperaturas de E*tO, EOO, 100 y EOO'C pueden ser obtenidas, respectivamente áreas la sn ,e indicadas . En cuanto se refiere a Tufiflo, las manifestaciones termales, incluso las más calientes, son aguas superficiales modificadas por el aporte de gases calientes o existiendn , a evidenciun o a contribucióa segurl e d an u e d n componente liquida profundo a L .evaluació a l termalidad e d n r po , consiguiente, es posible únicamente con ayuda de la geotermometria de gases s temperatura.La s obtenida este sd a a maneraO máximn EE u e n d ,da o E30°C CE3, 5 CONCLUSIONES s indicadoreLo s químico e isotópicos s presentados, ratifica l interée n s geotérmico de las áreas de Tufiflo, Chachimbiro y Cuenca. Además, constituyen argumentos positivo e qu justificas a l iniciación e d n 234 investigaciones geocientlficas detalladas en Papallacta y Chimborazo. Con respect Chalupasa o métodos lo , s químico se isotópico n sid muche ha d o o sn a utilidad, debids característicala a o aguas la se sd muestreadas . AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen a INECEL y al IIRG por las facilidades para elaborar el presente trabajo, elaborad l marc e l "Programde on e o a Coordinade d o Investigaciones para América Latina, sobr Aplicacióa l e e Técnicad n s Geoquímicas e Isotópicas en la Exploración Geotérmica", financiado por el Gobiern e Italiad o . Especial reconocimient OIEa particularmente, l y Aa o , . RobertaDr l o Gonfiantini quien brindo u totas ' l s apoygestionela a o s técnicas del Contrato de Investigación 3991/IG mediante el cual se realizaro s investigacionela n áreas la se sd ecuatorianas . REFERENCIAS [13 FEININGER Geología "L . ,T a Históric Cretácicl de a Paleógeneoy a l e od Costa Ecuatoriana" Politécnica, Monografía de Geología. Vol. V, No. 2, (1980) 7-45 p. C23 FEININGER, T. "El Basamento Metamórfico del Ecuador" Politécnica, Monografía de Geología 3, Vol. VIII, No. 2, (1983) 37-48p. 3 [3 ALMEIDAl Riesg"E . oE , Volcánic Ecuadol e n e o r Continental" Memorias Segundas Jornadas Nacionale e d sGeología , Mina y Petróleos . Universidad Central del Ecuador, (1988), 57-60 p. [43 HALL, M., CALLE, J. "Control Geocronológico de los Principales Eventos Tectónico-Magmático Ecuadorl de s " Politécnica, Monografíe ad Geologí 4,. Vol, No 2 a (1981) , .VI , 7-3. 6p [53 BARBERI, F., COLTELLI, M., FERRARA, G., INNOCENTI, F., NAVARRO, M., SANTACROCE . "Plio-Quaternar,R y Volcanis Ecuadorn i m " Geol. Magm5 13 . (1), (1988), 1-14 p. C63 NAVARRO , ALMEIDA,J. , AVALA,E. . "GeovolcanologlJ , Nortl l de de ae Ecuado n Particulare , y r l Áre, de Tufifloe d a " OLADE-INECEL, Inf. Int. (1982), 98 p. [73 GEOTÉRMICA ITALIANA. "Aprovechamiento de los Recursos Geotérmicos de la Zon e Tufiflod a , Ecuador Septentrional, Informe Geovulcanológico" OLADE-INECEL, Inf. Int., Quito. (1982), 110 p. [8] ENEL, Unita' Nazionale Geotérmica, "Indagine Isotópica nella Regione iflo-Cerrf Tu di o Negro, Repubblica dell'Ecuador, Sintes i Datde i Raccolti ed Interpretazione Preliminare" IAEA-INECEL, Pisa, Diciembre 1986. [93 ALMEIDA, E. "Alternativas para el Desarrollo Geotermoeléctrico en la Repúblic Ecuadorl de a " Inf. Int. INECEL, Proyecto Geotérmico. Quito, (1990), 49 p. C103 SANDOVAL . "Investigació,G n Geoquímic e a Isotópic Regióa l e d n nae Cuenca-Chalupas-Chachimbir República l n e ol Ecuadorde a , Síntesie sd Datos Obtenidos e Interpretación Preliminar" INECEL-OIEA, Inf. Int., Quito, (1988), 8 p. 235 Cll] PANICHI, C., GONFIANTINI, R. "Geothermal Waters" ín: Stable Isatape Hydrology: Deuterium and Oxigen-18 in the Water Cycle. IAEA, Tecnícal Reports No. 210, Vienna, (1981). [123 GIGGENBACH GDNFIANTINI, ,W. , PANICHI,R. . "Geotherma,C l Systems: ín " Guidebook on Nuclear Techníques ín Hydrology. IAEA, Tecnical Reports Vienna, No91 . , (1983). [13] TRUESDELL , FOURNIERA. , . R "Procedure, r Estimatinfo s e th g Temperature of Hot Water Component ín a Mixed Water Usíng a Plot of Dissolved Silíca Versus Entalphy" J. Res., U. S. Geol. Survey, V. 5, (1977) 49. ,p . [14] HALL, M. "El Volcanismo en el Ecuador" Inst. Pan. Geografía e Historia. I.G.M., Quito, . (1977)p 0 12 , [15] CALVACHE, M., BARREIRO, J., ORTIZ, S. , CORONEL, V., CREUSOT, A., GONZÁLEZ , JARAMILLOV. , . "EstudiS , o Geovulcanológic l Áree de od a Cuicocha-Cotacachi" Informe Final del Primer Curso Latinoamericano de Geovulcanologla Aplicad a Exploraciól a a n Geotérmica, Quito, OLADE, (1983), 50 p. [16] COLTELLI, M. "II Vulcanismo del le Ande Ecuadoriane" Tesis, Corso di l.aure Scíenzin a e Geologiche, Uníversita* Degli Stud di Pisaí , (1984). [17] von HILLEBRANDT, Ch. "Estudio Geovulcanológíco del Complejo Volcánico Cuicocha-Cotacachi y sus Aplicaciones, Provincia de Imbabura" Tesis, Escuela Politécnica Nacional, Quito. (1989). [18] TRUESDELL , NATHENSONA. , . "Th,M e Effect f sSubsurfaco e Boilínd an g Dílutíon on the Isotopic Compositíon of Yellowstone Thermal Waters" J. Geoph. Res. V. 82, No. 26, (1977), p. 3694. [19] AQUATER. "Proyect e d oInvestigació n Geotérmic República l e d al de a Ecuador, Estudio de Reconocimiento" Informe preparado para OLADE e INECEL, San Lorenzo ín Campo, Italia, (1980). [20] INECEL. "Estudi e Exploraciód o s Recursolo e d ns Geotérmicon e s Chalupas, Primera Fase Prefactibi1idad". Informe interno preparado pol Proyecte r o Geotérmico, (1983). [213 INECEL. "Estudio Geológic s Fuentela e d os Termale e Palíctahuad s , Provincia de Chimborazo". Informe interno preparado por el Proyecto Geotérmico, (19B4). [22] GIGGENBACH, R. "Geothermal Solute Equilibria. Derivation of Na-K-Mg-Ca Geoindicators". Geochím. Cosmochim. Acta, 52: 2749-2765. [23] AQUATER. "Proyecto Geotérmico Binacional Tufiflo-Chiles-Cerro Negro, Estudio de Factibi1idad" Informe interno preparado para OLADE. (1987). [24] BARBERI, F., PATELLA, D., SCANDIFFIO, G. "Proyecto Geotérmico Binacional Tuf iflo-Chí les-Cerro Negro, Informe de la Reunión Final de la Junta Asesora" Informe interno preparado para OLADE. (1988). 236 ti» 1 1 1 t a V V V V V 7 f 1 1 f 1 f co o «t o o CJ * q 0> 10 r-. O O « 1^ <* OÍ O ai W í o i «a a