Boletin Nº 048- Estudio Geotérmico Del Campo Calientes

Hecho el Depsito Legal en la Biblioteca Nacional del PerN 2012-09215Razn Social: Instituto Geolgico Minero y Metalrgico(INGEMMET)Domicilio: Av. Canad N 1470, San Borja, Lima-PerPrimera Edicin, INGEMMET 2012Se termin de imprimir el 17 de agosto del ao 2012 en los

Unidad encargada de edicin: Unidad de RelacionesInstitucionales.Correcin Geocientfica: Enrique Lina, Koji Matsuda

Diagramacin: Zoila SolisDigitalizacin y SIG: Vctor Vargas, Samuel LuCorreccin gramatical y de estilo: Glenda Escajadillo

DerechosReservados. Prohibida su reproduccin INGEMMET

SERIE C: GEODINMICA E INGENIERA GEOLGICA,N 48, 2012

Direccin encargada del estudio: Direccin de GeologaAmbiental y Riesgo Geolgico

Portada: Manifestaciones Geotermales

Presidente del Consejo Directivo: Susana VilcaSecretario General: Wens SilvestreComit Editor: Vctor Carlotto,Humberto Chirif, Giovanna Alfaro

Susana Vilca, Lionel Fdel,

Contenido

RESUMEN ..................................................................................................................................................................................... 1

INTRODUCCIN ........................................................................................................................................................................... 3

CAPTULO I

GENERALIDADES .................................................................................................................................................................. 5

CAPTULO II

GEOLOGA .............................................................................................................................................................................15

CAPTULO III

GEOFSICA ............................................................................................................................................................................23

CAPTULO IV

HIDROGEOLOGA .................................................................................................................................................................29

CAPTULO V

GEOQUMICA ........................................................................................................................................................................37

CAPTULO VI

MODELO DE LA ESTRUCTURA GEOTRMICA ................................................................................................................... 47

CAPTULO VII

FACTIBILIDAD DE DESARROLLO DE LA ENERGA GEOTRMICA EN EL PER .............................................................. 53

CAPTULO VIII

CONCLUSIONES ................................................................................................................................................................... 59

BIBLIOGRAFA ............................................................................................................................................................................61

ANEXO 1: INVENTARIO DE MANIFESTACIONES GEOTERMALES ..........................................................................................63

Boletn N 45 Serie C - INGEMMET Direccin de Geologa Ambiental y Riesgo Geolgico

El volcn Ubinas se encuentra localizado en el departamento de Moquegua, a 60 km al este de la ciudad de Arequipa. Es considerado el ms activo del Per por sus 24 eventos volcnicos, registradas desde el siglo XVI hasta la actualidad. La recurrente actividad ha generado en ese lapso considerables daos en los poblados localizados alrededor del volcn, contaminando terrenos de cultivo y causando la muerte de algunas personas y un nmero no preciso de ganado, a consecuencia de epidemias desconocidas.

Los antecedentes mencionados no se tomaron en cuenta para instalar un permanente sistema de monitoreo volcnico, a fin de formular un plan de contingencia y preparacin de la poblacin. Ello se hizo evidentemente necesario cuando se present la crisis volcnica en los meses de marzo e inicios de abril de 2006. En dicha oportunidad y pese a los antecedentes histricos el volcn Ubinas no contaba con un sistema de monitoreo volcnico continuo. Adems, los pobladores del valle de Ubinas, que suman aproximadamente 3500 personas, tenan poco o ningn conocimiento del fenmeno y sus peligros asociados. Asimismo, las autoridades no contaban con un plan de contingencia ni con experiencia para hacer frente a la crisis volcnica.

El 27 de marzo de 2006, el volcn Ubinas comenz a emitir cenizas de manera leve, las que cayeron sobre la localidad de Querapi, que se encuentra a 4 km al sur del volcn y donde habitan 42 familias. El 1 de abril de 2006 se produjo la primera explosin y durante los das siguientes se increment de manera importante la actividad volcnica y las cenizas emitidas alcanzaron entre 1000 y 3500 m de altura sobre el crter. Desde mayo hasta agosto de 2006, la actividad se mantuvo constante. Se produjeron repetidas cadas de cenizas, as como explosiones volcnicas violentas que arrojaron fragmentos de lava. A partir de septiembre de 2006, la actividad volcnica fue disminuyendo drsticamente, las explosiones volcnicas se hicieron ms espordicas y el volumen de cenizas emitidas fue mucho menor. Este tipo de actividad disminuy en el 2007, y prcticamente ces en el 2009.

Con el propsito de monitorear la actividad volcnica, se constituy un Comit Cientfico - creado mediante resolucin N.3768-2006-INDECI/11.0- el mismo que estuvo integrado por el INGEMMET, el IGP y la UNSA.

Las primeras cadas de cenizas registradas en el valle de Ubinas afectaron al poblado de Querapi. Por esta razn, en una primera fase y de manera inmediata (20 de abril), las autoridades realizaron la evacuacin de este poblado al refugio de Anascapa. El 3 de junio de 2006, el Comit Cientfico emiti el Comunicado N. 8, donde recomienda al Sistema Regional de Defensa Civil de Moquegua (SIREDECI-Moquegua) elevar el nivel de alerta al color naranja, ante el incremento de la actividad volcnica. En base a las recomendaciones emitidas, el SIREDECI-Moquegua toma la decisin de implementar la evacuacin preventiva de los pobladores de las localidades de Tonohaya, San Miguel, Huatagua, Ubinas y Escacha, hacia el refugio de Chacchagn. El proceso de evacuacin se llev a cabo en dos etapas: en la primera etapa se evacu a los pobladores de Tonohaya, San Miguel y Huatahua, el 9 de junio de 2006; en una segunda etapa se evacu a los pobladores de Ubinas y Escacha, el 10 y 11 de junio del mismo ao. En total se evacu a cerca de 1356 personas. Los refugiados permanecieron en el albergue de Chacchagn durante ms de un ao, luego del cual fueron retornando a sus lugares de origen de manera progresiva, ante la disminucin de la actividad eruptiva. Un censo realizado por el Comit Regional de Defensa Civil de Moquegua (CRDC-Moquegua), en diciembre de 2006, arroj que en total permanecan en el albergue cerca de 832 personas.

Para atender a los afectados por la crisis volcnica, se implementaron refugios en Anascapa y Chacchagn. El refugio de Chachagn alberg a ms del 95% de la poblacin evacuada. Durante una primera etapa en el albergue de Chacchagn se armaron 315 carpas, 137 mdulos de vivienda, ms de 40 letrinas (posos ciegos), un relleno sanitario y reservorios de agua. En una segunda etapa se construyeron el centro de salud, comedores, duchas, aulas, reas de esparcimiento para nios, y se instalaron los sistemas de luz y telecomunicaciones. Los refugios fueron implementados considerando la Carta Humanitaria y las Normas Mnimas de respuesta en caso de desastre, considerados en el Proyecto Esfera. Por las caractersticas y servicios brindados en el refugio de Chacchagn, este es considerado uno de los mejor implementados en el mundo para atender crisis volcnicas.

Es importante destacar que la gestin de la crisis volcnica fue compleja y difcil, ya que la erupcin caus pnico en los

PRESENTACIN


El Campo Geotermal Calientes est ubicado en la Cordillera

Occidental del sur del Per, en el distrito y provincia de Candarave,

departamento de Tacna. Ubicado a 4400 msnm, presenta un clima

fro y seco (fuerte insolacin en el da y temperaturas bajas en las

noches). La flora presente en el campo es bastante pobre, las

especies ms representativas son los queuales y las yaretas. La

precipitacin promedio anual es de 167.4 mm para un registro de

43 aos (1964-2006). En el periodo 1964-2002, la temperatura

promedio es 9.6 C.

En el Campo Calientes existe una cadena volcnica con rumbo

NW-SE, y en medio de esta se encuentra un valle ligeramente

ancho, controlado por un sistema de fallas que a su vez controlan

la presencia de las manifestaciones geotermales de la zona.

El Campo Calientes est caracterizado por la presencia de diferentes

sistemas volcnicos y estructuras tectnicas con direccin

predominante NE-SO. En el extremo oeste del valle se distingue el

complejo volcnico Yucamane-Calientes-Yucamane Chico

constituido principalmente por flujos de lava, domos de lava y

algunos remanentes de flujos piroclsticos, mientras que en el

extremo este se localiza una cadena de complejos superpuestos

que han presentado actividad posiblemente hace ms de 4 Ma,

con los volcanes Lpez Extraa y Choreveco. La litologa

predominante son lavas andesticas con algunas intercalaciones

de lavas porfirticas y secuencias de flujos piroclsticos. Los

depsitos holocnicos corresponden a depsitos aluviales,

coluviales y bofedales, conformados por acumulaciones de gravas,

arenas y limos retrabajados, que principalmente se encuentran

rellenando los actuales cauces de quebradas y ros. En el curso

medio y superior del valle del ro Calientes afloran depsitos de

snter, asociados a la presencia de fuentes termales. Mientras que

la mayora de los depsitos de bofedales estn localizados en

quebradas y estn constituidos principalmente de sedimentos

saturados de agua.

En Calientes, la estructura regional geolgica se caracteriza por la

presencia de una falla estructural con tendencia NO-SE, que se

dirige en direccin paralela a la cordillera y las cadenas volcnicas.

Los volcanes ubicados alrededor del Campo Geotrmico Calientes

estn alineados en direccin NE-SO, lo que implica la existencia

de una falla estructural con la misma orientacin. En general, el

sistema estructural de Calientes se puede resumir en lineamientos

con tendencia NE-SO, los cuales se extienden a lo largo del ro

Calientes. Asimismo, en la parte norte del valle se localizan muchas

fuentes termales paralelas al ro. Adems, se han identificado fallas

con direccin N-S, las cuales definen el curso del ro en la parte

sur del valle. Asimismo, el anlisis de imgenes satelitales indica la

presencia de una falla de rumbo NNO-SSE.

En profundidades de 100 y 200 m, la exploracin geofsica ha

permitido identificar zonas de baja resistividad aparente, menores

de 10 ohm-m y con direccin NE-SO. Sin embargo, a medida que

se incrementa la profundidad, la resistividad aparente aumenta.

Las resistividades aparentes de 10 a 20 se distribuyen en la zona

central de investigacin y con orientacin NO-SE. En profundidades

mayores de 2000 y 2500 m, la resistividad aparente aumenta

considerablemente. Los valores de resistividad mayores a 25 ohm-

m abarcan los extremos este y sureste, y los valores relativamente

menores a 25 ohm-m se observan principalmente en el extremo

noroeste de dicha discontinuidad. La investigacin a 2500 m de

profundidad muestra una distribucin de la resistividad ms

uniforme, con valores entre 30 y 100 ohm-m.

La caracterizacin hidrogeolgica en Calientes ha permitido

diferenciar cuatro tipos de estas unidades: un acufero fisurado

sedimentario, acuferos fisurados volcnicos (manantiales con

caudales de hasta 5 L/s)), acufero poroso no consolidado

(manantiales con caudales superiores a 25 L/s) y acuitardos.

Asimismo, se han inventariado alrededor de 110 manifestaciones

geotermales (fuentes de agua y de vapor), donde las temperaturas

varan entre 35 y 90 C. La mayora de las fuentes termales

presentan aguas alcalinas, lo cual origina un aumento del pH del

ro Calientes luego de su confluencia con las fuentes.

Para la evaluacin geoqumica del campo Calientes se muestrearon

9 puntos de control entre fuentes termales y fras, y agua del ro.

Los resultados qumicos obtenidos de las aguas muestreadas

fueron ploteados en el diagrama de Langelier, donde se observa

que las aguas de los manantiales se agrupan dentro de las aguas

del tipo cloruradas sdicas o alcalinas. Asimismo, el diagrama

ternario de Cl-SO4-HCO

3 muestra que las aguas se agrupan dentro

de las aguas cloruradas profundas, tpico de fluidos geotrmicos

profundos que se encuentran generalmente en sistemas de

RESUMEN

2elevadas temperaturas; es decir, son caractersticos de reas que

contienen calor. Usando el diagrama binario B-Cl se observa que

las aguas de la zona de Calientes presentan elevada concentracin

de boro y alta relacin en la proporcin B/Cl, lo que podra indicar

que en niveles profundos hay una reaccin del agua con las rocas

sedimentarias marinas. La geotermometra qumica en fase lquida

permiti estimar que la temperatura del recurso geotrmico a 2000

m de profundidad, es superior a 200C.

De acuerdo al anlisis de los resultados de la exploracin geolgica,

geofsica y geoqumica, se determin el modelo conceptual del

Campo Geotrmico de Calientes, el cual est determinado por la

estructura geolgica (tipos de rocas as como fallas regionales y

locales), la estructura del reservorio (estimando las zonas

permeables e impermeables que facilitan la formacin del reservorio

geotrmico) y la estructura trmica (referida a determinar el origen

de la fuente de calor as como la temperatura del fluido geotermal).

Finalmente se indica la importancia del desarrollo de la geotermia

en el Per mencionando vala por ser una energa altamente

confiable, autctona y que da estabilidad a la balanza econmica;

asimismo la geotermia es considerada una de las energas ms

limpias en el mercado y su desarrollo contribuye a su vez con el

desarrollo local de diversas maneras.


A nivel mundial, el mayor potencial geotrmico se asocia a una

discontinua cadena de centros volcnicos de edad del Plioceno-

Cuaternario, que forman parte del dominio del Cinturn de Fuego

del Pacfico que se inicia en Indonesia y Filipinas, se extiende al

Japn, el extremo norte de EE.UU., Centroamrica, Ecuador, Per

y Chile.

El proceso de subduccin entre la placa de Nazca y la Sudamericana

ha controlado a lo largo del tiempo la evolucin geolgica del

territorio peruano desde el Mesozoico hasta la actualidad, originando

complejos procesos magmticos y tectnicos, relacionados

directamente con el desarrollo de ambientes geotrmicos.

El Per se halla localizado en el Cinturn de Fuego del Pacfico,

caracterizado por la ocurrencia de movimientos ssmicos, fenmenos

tectnicos y elevada concentracin de flujo calorfico geotermal,

especialmente en la zona volcnica del sur del pas. La energa

geotrmica, que tiene manifestaciones visibles en diversas zonas

del pas, podra constituir una alternativa importante para

incrementar la oferta energtica relativamente limpia. Teniendo

esto en consideracin, el potencial geotrmico del pas comienza a

ser evaluado a partir del inventario de fuentes termales realizado

por INGEMMET en el ao 1973 (ms de 300 fuentes con

temperaturas que van desde 16 hasta 92 C). En la zona sur se

observa en superficie la presencia de aguas termales, fumarolas y

giseres que ponen en evidencia la presencia en profundidad de

una fuente de calor latente.

Luego de un anlisis de los resultados en base a la interpretacin

geolgica, a la ocurrencia de las manifestaciones termales con la

tectnica y el emplazamiento de magmatismo joven, se priorizaron

las siguientes regiones (Fig. 1):

Regin I: Cajamarca

Regin II: Callejn de Huaylas

Regin III: Churn

Regin IV: Central

Regin V: Eje volcnico del Sur

Regin VI: Puno-Cuzco.

AGRADECIMIENTOS

Queremos expresar nuestro especial agradecimiento al Japan

Bank for International Cooperation (JBIC) puesto que este proyecto

forma parte de un trabajo conjunto realizado con WEST Japan

Engineering Consultants, Phoenix Geophysics Limited de Canad

e INGEMMET. Agradecemos a todas estas instituciones por el

apoyo y las enseanzas. Asimismo, queremos destacar el

importantsimo apoyo recibido por la colaboracin desinteresada

de los pobladores de Candarave y zonas aledaas al campo.

Gracias, amigos.

Queremos agradecer tambin a todos los trabajadores de

INGEMMET, quienes participaron en las diferentes etapas de

elaboracin y publicacin del presente estudio.

INTRODUCCIN

4Fig. 1. Regiones geotermales del Per (Cosso y Vargas, 1979).


El estudio del Campo Geotermal Calientes pretende ser el punto

de partida para la realizacin de investigaciones que puedan brindar

informacin general sobre el potencial geotrmico del pas.

OBJETIVO

Realizar la caracterizacin geotrmica del campo Calientes en

base al conocimiento geolgico, geoqumico, geofsico e

hidrogeolgico, definiendo el modelo de la estructura geotrmica.

METODOLOGA

a) Gabinete: Esta parte del trabajo se dividi en dos etapas:

Recopilacin de informacin sobre las caractersticas

hidrolgicas, geolgicas, geoqumicas y cartogrficas.

Tambin se recopil datos de investigaciones geotrmicas

en el Per. Se realiz la fotointerpretacin de la zona de

estudio y se elaboraron mapas preliminares, as como se

planific el trabajo de campo.

Luego de las salidas de campo se proces y analiz la

informacin obtenida en campo, y se interpretaron los

resultados del anlisis de laboratorio. Finalmente se

prepar el informe final y los respectivos mapas.

b) Campo: La exploracin geotrmica se realiz en base a:

Exploracin geolgica: Usando como base el mapeo

realizado por INGEMMET (escalas 1:100000 y 1:50000)

se elabor un nuevo mapa geolgico a mayor detalle

(1:25000), para lo cual se usaron fotografas areas,

imgenes satelitales Aster y Landsat.

Exploracin geoqumica: La geoqumica es un medio

til para determinar si un sistema geotrmico es de agua o

de vapor dominante, evaluar la temperatura mnima

esperada en profundidad, estimar la homogeneidad del

abastecimiento de agua para inferir las caractersticas

qumicas de los fluidos profundos, y para determinar la

fuente de recarga del agua.

Tambin se obtiene informacin valiosa acerca del tipo de

problemas que pueden surgir durante la etapa de

reinyeccin y de utilizacin de la planta (cambios en la

composicin del fluido, corrosin e incrustacin de los

ductos y en los equipos de la planta, impacto ambiental) y

cmo evitarlos o aminorarlos.

Los estudios geoqumicos consisten en el muestreo y

anlisis qumicos y/o isotpicos de agua y gas de las

manifestaciones termales (fuentes termales, fumarolas, etc.),

o de pozos del rea en estudio.

Esta metodologa brinda informacin que permite planificar

la exploracin. Adems, dado que sus costos son

relativamente bajos en comparacin con otros mtodos

exploratorios ms sofisticados, como los mtodos geofsicos,

las tcnicas geoqumicas deberan ser utilizadas en la mayor

medida posible antes de avanzar con otras metodologas

ms costosas.

Exploracin hidrogeolgica: Se caracteriz el campo

geotermal definiendo las principales unidades

hidrogeolgicas y sus caractersticas. Tambin se realiz

el inventario de las principales manifestaciones

geotermales, as como los principales manantiales de agua

fra que afloran en la zona.

Exploracin geofsica: Tcnica orientada a obtener

desde la superficie los parmetros fsicos de las formaciones

geolgicas en profundidad. En el Campo Calientes se

utiliz el mtodo magnetotelrico.

FISIOGRAFA

Ubicacin geogrfica

El Campo Geotermal Calientes est ubicado en la Cordillera

Occidental del sur del Per, y pertenece polticamente al distrito y

provincia de Candarave, departamento de Tacna.

El rea de estudio tiene una extensin total de 224 km2, donde la

zona principal de investigacin est localizada en la parte central

de la cuenca del ro Calientes, el cual es afluente del ro Locumba

(Fig. 2).

Se accede a la zona de estudio por la carretera afirmada Tacna-

Tarata-Candarave, desde Moquegua por la carretera Binacional,

y por carretera afirmada desde el poblado de Locumba.

CAPTULO I

GENERALIDADES

6Fig. 2. Mapa de ubicacin del Campo Geotermal Calientes.

Estudio Geotrmico del Campo Calientes 7

ClimaDebido a su ubicacin geogrfica (4400 msnm), la zona de estudioest caracterizada por clima fro y seco, con fuerte insolacin en elda y temperaturas bajas en las noches.

Las precipitaciones son principalmente lluvias, aunque tambinhay granizadas y nevadas, siendo los meses de enero a marzoen los que se registran las mayores precipitaciones.

La humedad est ligada al factor altitudinal, por eso a medida quese asciende los valores de humedad disminuyen, razn por lacual los valores son bajos en la zona de Calientes.

VegetacinLa composicin florstica es bastante pobre, predominando extensasreas ralas de suelos desnudos y pedregosos hasta afloramientosrocosos. Las especies ms representativas son los queuales,que se encuentran en el flanco sur del volcn Yucamane, mientrasque en los afloramientos de rocas se observan yaretas (Fig. 3).Asimismo, abunda el pastizal denominando ichu en toda la zonadel valle.

Fig. 3. Vista de yareta en el valle Calientes.

MORFOLOGACadena volcnicaEs una cadena de conos de volcanes-entre los que destacan losvolcanes de Yucamane y Calientes-con rumbo NO-SE y un anchomximo de 10 km. Los conos volcnicos (Fig. 4) se hallanfuertemente erosionados por la glaciacin pleistocnica.

ValleEl valle Calientes presenta corto ensanchamiento en su parte norte(0.8 km) y hacia su extremo sur se manifiesta en su punto msextenso con un ancho aproximado de 2 km (Mapa 1).

En el centro del valle se puede observar la presencia del roCalientes as como numerosas manifestaciones geotermales, entrefuentes termales y fuentes de vapor (Fig. 5). Luego de un recorridode sur a norte de unos 7 km, el valle cambia a la direccin NE-SOdebido al control estructural existente en la zona.

Asimismo, las quebradas afluentes al ro Calientes tienden a formarpequeos valles, los cuales son usados por los pobladores dezonas aledaas para la ganadera, como en las quebradas Coline,Challepia y Chuahua, entre otras (Fig. 6).

8Fig. 4. Vista de la parte suroeste de la cadena volcnica en el sector Calientes.

Fig. 5. Vista de las manifestaciones geotermales en el valle Calientes.


hbasurcoNota adhesivaCerro

hbasurcoNota adhesivaVolcan

10

Fig. 6. Vistas del valle Calientes. La foto de la izquierda muestra la parte sur del valle en el sector de Challepia, mientras que la de la derecha es una vista de la parte norte en el sector de Chaullane.

HIDROLOGAPara la descripcin de los parmetros hidrolgicos ms importantesse han tomado los datos proporcionados por SENAMHI a travsde la Estacin Candarave, la estacin meteorolgica ms cercana.

PrecipitacinSegn los datos de precipitacin recopilados (Fig. 7), en el registrohistrico de 43 aos (1964-2006), la precipitacin mxima fue de225,1 mm (febrero de 2001), con tendencia a precipitaciones nulas

en algunos meses del ao (mayo a octubre). La precipitacinmedia anual en la zona es de 167,4 mm, lo que indica que es unazona de precipitacin baja.

TemperaturaDe los datos registrados durante el periodo 1964-2002 (sin datospara los aos 1987, 1991 y 1992), se observa que las temperaturasfluctan entre 6 y 13 C, registradas en junio y febrerorespectivamente (Fig. 8). La temperatura media anual es de 9,6C.

Fig. 7. Variacin de la precipitacin total anual.


Fig. 8. Variacin de la temperatura media anual.

EvaporizacinEl registro de la evaporacin medida entre los aos 1996 y 2003,muestra valores mximos hasta de 176,7 mm entre los meses dejunio a diciembre y valores mnimos hasta de 37,7 mm entre losmeses de enero a mayo (Fig. 9). El promedio anual de evaporacinpara este registro es de 124,8 mm.

Humedad relativaLa mxima humedad relativa se registr entre los meses de eneroy marzo con un valor de 90 %, mientras que las mnimas se danentre los meses de junio a agosto con valores hasta de 25 %; estohace que durante el ao podamos diferenciar dos temporadas,

una hmeda y otra seca (Fig. 10). El promedio anual de humedadpara un periodo de 25 aos (1964-2002, sin registro en los aos1967-1971, 1977-1982, 1991, 1992, 1999) es de 55,1 %.

HeliofonaLa heliofona fue medida en las horas de luz y se observ que lasmnimas horas de luz coinciden con los meses de lluvias, es decirentre enero y marzo, con valores mnimos hasta de 7,3; mientrasque las mximas con valores de 16,0 se presentan entre los mesesde agosto a noviembre. La heliofona media anual es de 12 horasde luz, segn el registro desde 1964 a 1986 (23 aos, Fig. 11).

Fig. 9. Variacin de la evaporacin para un periodo de 8 aos.

12

Fig. 10. Variacin de las mximas y mnimas de humedad relativa.

Fig. 11. Variacin de heliofonia para un periodo de 23 aos.

Direccin y velocidad de vientoEn la zona de estudio, las direcciones de viento predominantesson SE y SSE, con velocidades mximas de hasta 4 m/s; ellasfueron registradas entre los meses de mayo y septiembre. En laFig. 12 se observa la variacin de las velocidades mximas, mnimay promedios para un registro de 24 aos. En la Fig. 13 se hangraficado las direcciones de viento predominantes en la zona deestudio.

Escorrentia superficialEl aforo del ro Calientes (Fig. 14) fue realizado el 19 de juliodel 2007, luego de su confluencia con todas las fuentes termalesdel valle, y arroj un caudal de 257,40 L/s (0,25 m3/s).


Fig. 13. Diagrama de rosas donde se observan las diferentes direcciones del viento.

Fig. 12. Variacin de la velocidad del viento.

14

Fig. 14. Aforo del ro Calientes (junio del 2007) cerca del sector de Huancane Vinto.


INTRODUCCIN

El potencial geotrmico del campo Calientes est relacionado con

su ubicacin a lo largo del borde activo de la placa continental,

donde la placa Nazca est subducindose bajo la placa

Sudamericana. Este proceso ha generado actividad magmtica

asociada a altos flujos de calor, que van desde el Jursico hasta la

actualidad, a lo largo del flanco oeste de los Andes peruanos

(Steinmuller, 2001).

Las rocas del basamento en la zona sur de la Cordillera Volcnica

del Per son de edad Mesozoica. El componente mesozoico

consiste de unidades estratigrficas de edades del Jursico medio

al Cretceo, conteniendo rocas silicoclsticas, carbonatadas y

volcnicas. El componente Cenozoico consiste principalmente de

rocas volcnicas y volcanoclsticas del Paleoceno al Pleistoceno

(Steinmller, 2001).

Las estructuras geolgicas regionales estn dentro de las lneas

de tendencia NO-SE que comprenden la posicin de los principales

volcanes en el rea sur de la Cordillera Volcnica. Adems de

esas caractersticas andinas, existen lneas de tendencia NE-SO,

las cuales forman bloques estructurales (Steinmuller, 2001).

ESTRATIGRAFA

El cartografiado geolgico de los diferentes sistemas volcnicos y

estructuras geolgicas ubicadas en el sector Calientes muestra la

presencia de dos cadenas de volcanes alineados, con direccin

SW-NE, en medio de los cuales se localiza el valle del ro Calientes.

En el extremo oeste del valle se distingue al complejo volcnico

Yucamane-Calientes-Yucamane Chico, mientras que en el extremo

este se distingue una cadena de complejos volcnicos constituida

por varios volcanes superpuestos, alineados en direccin SO-

NE, que estuvieron en actividad posiblemente hace ms de 4 Ma.

Entre los complejos volcnicos destacan los volcanes Lpez

Extraa y Choreveco.

Plioceno

Volcn Concave: Los depsitos ligados a este volcn estn

localizados dentro del rea de estudio. Entre los depsitos

cartografiados se distinguen lavas andesticas de textura porfrica

con fenocristales de plagioclasa, piroxeno y xidos, cubiertos por

depsitos de flujos piroclsticos de cenizas soldadas. Las lavas

estn dispuestas en capas que miden entre 40 a 60 m de espesor.

Volcanes Chuchuaura y San Pedro: Lavas y depsitos de

flujos piroclsticos asignados al extinto volcn Chuchuaura se

distinguen en el extremo noroeste del rea de estudio. Las lavas

son andesitas de textura porfrica con fenocristales de plagioclasa

y piroxeno. Ellas estn cubiertas por depsitos de flujos piroclsticos

de cenizas cohesivas de color gris, parcialmente erosionados y

visibles en la quebrada Chunahue (Fig. 15). En el extremo sur del

volcn Chuchuaura se encuentra otro denominado San Pedro,

compuesto por lavas porfricas semialteradas de grano medio, con

plagioclasa y anfbol. Los espesores actuales de este depsito de

flujo varan entre 20 a 40 m, pudiendo ser mayor durante su

emplazamiento. Por la disposicin de los depsitos se asume que

la actividad de ambos probablemente fue contempornea.

Complejo volcnico Lpez Extraa-Ichurasi: Se encuentra

localizado en el extremo sureste del rea, siguiendo un lineamiento

de direccin SO-NE. Est constituido principalmente por flujos de

lava andesticos que miden entre 40 y 80 m de espesor y que

tienen entre 10 a 20 de inclinacin (Fig. 16). Hemos distinguido

tres tipos de lavas: aquellas que estn en la base del volcn son

masivas y de textura porfrica, presentan fenocristales de

plagioclasa, anfbol y biotita. Ellas estn cubiertas por lavas

andesticas que contienen fenocristales de plagioclasa y piroxenos

dispuestos en niveles de 10 a 20 m de espesor. Finalmente en la

parte superior del edificio volcnico se distinguen lavas andesticas

con pendientes de 10 a 15 hacia el suroeste, algunas con

importante alteracin hidrotermal.

Complejo volcnico Choreveco: Se encuentra localizado en el

extremo noreste del rea. Est constituido por varios niveles de

flujos de lava andesticas que miden entre 40 y 60 m de espesor.

Nosotros hemos distinguido tres tipos de lavas emplazadas en

diversas etapas. Las lavas ms antiguas tienen composicin

andestica y textura porfrica, y contienen fenocristales de plagioclasa

y piroxenos. Ellas estn cubiertas por lavas andesticas que

contienen fenocristales de plagioclasa, anfbol y piroxeno. Todas

estas lavas son cubiertas por lavas andesticas porfricas que

contienen fenocristales de plagioclasa y biotita.

CAPTULO II

GEOLOGA

16

Fig. 15. Lavas andesticas con fenocristales de plagioclasa, piroxenos, y minerales opacos pertenecientes al volcn Chuchuaura.Aflora en la margen derecha del ro Calientes.

Fig. 16. Vista del sector oeste del complejo volcnico Lpez Extraa constituido principalmente de lavas andesticas. Este volcn presenta importante alteracin hidrotermal arglica en la cima.


Volcn Inciensocucho: El sector sur de este volcn forma parte

del rea de estudio. En la base se distinguen depsitos de flujos

piroclsticos de bloques y cenizas andesticos cohesivos que miden

ms de 8 m de espesor. Sobre estos depsitos se distinguen lavas

andesticas de textura porfrica que contienen fenocristales de

plagioclasa y piroxeno. Sobre estos depsitos descansan flujos

piroclsticos de cenizas soldadas que contienen bloques lticos

lvicos de hasta 6 cm de dimetro.

Pleistoceno

Complejo volcnico Yucamane-Calientes-Yucamane Chico:

En el extremo suroeste del rea se distingue al complejo volcnico

Yucamane-Calientes-Yucamane Chico (Fig. 17), constituido

principalmente por flujos de lava, domos de lava y algunos

remanentes de flujos piroclsticos. De todos estos volcanes, el

Yucamane present actividad ms reciente, mientras que los

volcanes Calientes y Yucamane Chico, localizados ms al norte,

presentaron actividad posiblemente antes del Pleistoceno (datacin

en proceso).

Entre los productos emitidos por el volcn Yucamane se distinguen

principalmente flujos de lava andestica, flujos piroclsticos de

bloques y cenizas, y domos de lava asociados. La estratigrafa del

volcn Yucamane (Fig. 18) evidencia variados eventos volcnicos

divididos en dos periodos: Yucamane I y Yucamane II. Este ltimo

est dividido en dos fases: Cono de la Cumbre (IIa) y Caldera

Reciente (IIb). El Yucamane I constituye el periodo eruptivo inicial

que fue principalmente de carcter efusivo, en el cual se emplazaron

flujos de lavas andesticos aproximadamente 0.380.3 Ma a.p.

Estas lavas descansan sobre un depsito de flujo de pmez y

cenizas datado en 0.540.18 Ma a.p. (France, 1985). En una

fase evolutiva intermedia se produjo el crecimiento y colapso de

domos de lava que depositaron un depsito de flujo de bloques y

cenizas de 12 m de espesor, a 9 km en el flanco sur del volcn

(quebrada Honda). En un segundo periodo, los domos fueron

erosionados y cubiertos por flujos de lavas dacticos y andesticos

que forman el cono superior del volcn, denominado fase Cono

de la Cumbre. Posteriormente, en una segunda fase denominada,

Caldera Reciente (IIb), que va desde el Pleistoceno superior al

reciente, se produjo el emplazamiento de variados depsitos de

flujos piroclsticos y cadas de cenizas y lapilli pmez < 1 km3 que

yacen principalmente en el flanco sur y sureste del estratocono,

ligados principalmente a erupciones subplinianas, freatomagmticas

y vulcanianas, y que dieron lugar a la formacin de la caldera y

crter actual. Un depsito de cada de lapilli pmez de origen

freatomagmtico < 1 km3 con dispersin hacia el sureste se form

aproximadamente 3270 aos a.p. (Rivera y Mario, 2004).

Fig. 17. Vista del valle Calientes y al fondo el complejo volcnico Yucamane-Calientes-Yucamane Chico (Sector Noroeste).

18

Los volcanes Calientes y Yucamane Chico estn constituidos

principalmente de lavas muy similares entre s y caracterizadas

por su textura porfirtica de grano muy grueso, con fenocristales de

plagioclasa en una pasta vtrea de color negro. Se distingue la

formacin de dos domos posterior al emplazamiento de lavas en la

parte superior de la estructura.

DEPSITOS HOLOCNICOS

Corresponden a depsitos aluviales, coluviales y bofedales. Los

primeros estn conformados por acumulaciones de gravas, arenas

y limos retrabajados, que principalmente se encuentran rellenando

los actuales cauces de quebradas y ros (Fig. 19), como los

depsitos aluviales visualizados en el valle del ro Calientes que

miden ms de 8 m de espesor, donde se encuentran bastante

compactos, incluso soldados (Fig. 20). En el curso medio y superior

del valle del ro Calientes afloran depsitos de snter, asociados a

la presencia de fuentes termales. Mientras que los bofedales estn

localizados generalmente en las quebradas y estn constituidos

principalmente de sedimentos saturados de agua.

ZONAS DE ALTERACIN HIDROTERMAL

En el rea de estudio existen numerosos aparatos volcnicos

antiguos, fuentes termales y fuentes de gases que presentan zonas

de alteracin hidrotermal.

Las alteraciones hidrotermales en los volcanes pueden obedecer

a la intensa actividad hidrotermal presentada por un volcn en su

fase final de actividad (Fig. 21), as como a procesos de alteracin

debido a la actividad meteorolgica y/o debido a ambos procesos.

Mientras que las alteraciones hidrotermales relacionadas a campos

geotermales se presentan en zonas donde la actividad geotrmica

fue intensa y constante, alterando la textura y los componentes

minerales de las rocas originales y remplazndolos por slice,

carbonatos, etc.

Las alteraciones hidrotermales en los aparatos volcnicos son

visibles en los siguientes sectores:

Yucamane Chico-Calientes: argilizacin moderada y en partes

silicificacin intensa.

Larjanco: fuerte silicificacin y moderada presencia de arcillas.

En algunas zonas hay mayor argilizacin con presencia de

alunita, en las partes superiores se observa brechamientos

lticos y matriz silicificada y al suroeste propilitizacin moderada.

Cerro Amarillo: donde se distingue alteracin silito-arglica e

intensa silicificacin.

Lpez Extraa: los sectores noroeste y suroeste presentan

alteracin slica y alteracin arglica avanzada. Esta ltima es

la ms extensa, cuya rea es mayor a 10 km2.

Las alteraciones relacionadas a fuentes hidrotermales se localizan

alrededor del ro Calientes, donde se ha depositado snter de

carbonatos y de slice (Fig. 22).

Fig. 18. Vista del flanco sureste del volcn Yucamane, cuyo cono est constituido principalmente de flujos de lavas.


Fig. 19. Depsitos aluviales y zonas de depositacin de snter visibles dentro del valle Calientes.

Fig. 20. Depsitos aluviales constituidos de bloques subredondeados y subangulosos dentro de una matriz areno- limosa visibles dentro del valle Calientes.

20

Fig. 22. Manifestacin FT-011, en la cual se observa la precipitacin de la slice y consecuente formacin de undepsito de snter.

Fig. 21. Vista del sector este del volcn Yucamane Chico, el cual presenta alteracin arglica y silicfica.


GEOLOGA ESTRUCTURAL

En el Campo Geotrmico Calientes, situado en la zona sur de la

Cordillera Volcnica, la estructura regional geolgica se caracteriza

por la presencia de una falla estructural con tendencia NO-SE, la

cual se dirige en direccin paralela a la cordillera y las cadenas

volcnicas. Los volcanes ubicados alrededor del Campo

Geotrmico Calientes estn alineados en direccin NE-SO, lo que

implica la existencia de una falla estructural con tendencia NE-SO.

El sistema estructural en Calientes se puede resumir de la siguiente

manera: Lineamientos estructurales bien identificados con tendencia

NE-SO, los cuales se extienden a lo largo del ro Calientes; asimismo

paralelo a este, en la parte norte del valle, se localizan muchas

fuentes termales; por lo tanto a este sistema se le denomina sistema

de falla (Fc-1). Adems del sistema descrito se han identificado

fallas con direccin N-S, las cuales definen el curso del ro Calientes

(Fc-2) en la parte sur del valle; a lo largo de esta estructura no se

observan manifestaciones geotermales. Asimismo, el anlisis de

imgenes satelitales indica la presencia de una falla de rumbo

NNO-SSE (Fc-3) (Fig. 23).

ESTRUCTURAS VOLCNICAS

Se han podido identificar las siguientes estructuras:

a. Estrato Volcanes: Constituyen las partes ms elevadas del

rea de estudio (cerros Yucamane y Calientes), los volcanes

son de tipo estrato volcn, con fuerte elevacin hacia el foco, y

sus flancos tienen pendientes moderadas generando una

forma cnica y muchas veces truncada en el tope. A la vez

existen aparatos volcnicos en los que se evidencia la erosin

glacial que los ha afectado.

b. Caldera y Estructuras de Colapso Tectnico: La presencia de

la estructura del cerro Lpez Extraa indica que la actividad

tectnica tipo colapso-calderas estuvo procedida por una

actividad volcnica explosiva que destruy los conos

volcnicos ms antiguos.

c. Domos: Estructuras que se forman a partir del enfriamiento de

un magma viscoso que, al no poder fluir debido a su alta

viscosidad, se acumula a lo largo de las fisuras de emisin.

Se han reconocido los siguientes: Domos San Pedro y

Yucamane Chico, Domos Seoraca-San Francisco.

22

Fig. 23. Imagen Landsat donde se muestran los principales lineamientos estructurales del Campo Geotermal Calientes.

24

Fig. 25. La foto de la izquierda muestra el equipo MT que se utiliza para la recepcin de datos en la estacin. La foto de la derecha muestra el proceso de instalacin de la bobina en su componente vertical (Hz).

METODOLOGA DE TRABAJOLa aplicacin del mtodo MT cubri un rea aproximada de 14km2 mediante un enmallado de 40 puntos de medicin de MT,distribuidos uniformemente con un distanciamiento entre puntos de700 m y una estacin base ubicada a 2 km en direccin sur delCampo Geotrmico Calientes, libre o bajo nivel de ruidos originadosnatural (actividad microssmica, cauces de agua) o artificialmente(lneas elctricas, tuberas, paso de personas y animales). El rangode frecuencias utilizado en este estudio es de 360 Hz hasta 0.001Hz, garantizando as alcanzar profundidades mayores a 2500 m.Las experiencias de estudios geotrmicos en otros camposmuestran que la profundidad con potencial geotrmico se encuentraentre 1 000 y 2 500 m.

En la Fig. 26 se presenta la distribucin de puntos de medicin MT,la ubicacin de las principales fuentes de agua termales del CampoGeotrmico Calientes y los sistemas de fallas y lineamientosreconocidos en el estudio geolgico-tectnico.

ADQUISICIN Y PROCESAMIENTO DE DATOSAdquisicinCada da se adquirieron datos en series de tiempo en dos o tresestaciones MT, incluida la estacin base. Los datos adquiridosestn en el rango de 360 Hz a 0.00041 Hz; estos corresponden aseis componentes: dos componentes del campo elctrico (Ex, Ey)y tres del campo magntico (Hx, Hy, Hz), con excepcin de laestacin base donde no se adquiri datos para la componentevertical del campo magntico (Hz). La resistividad aparente enfrecuencias altas refleja la estructura resistiva en nivelessuperficiales, mientras que en frecuencias bajas refleja la estructuraresistiva en niveles profundos. La grabacin de los datos se realizpor la noche, desde las 16 horas hasta las 8 horas del da siguiente,con la finalidad de reducir el ruido artificial.

ProcesamientoLos datos obtenidos simultneamente en las estaciones MT yestacin base fueron procesados utilizando el software de laempresa Phoenix Geophysics Limited, donde se calcul laresistividad aparente y otros parmetros como los valores de fasede impedancia y desviacin estndar de resistividad aparente,adems de realizar las correcciones necesarias a fin de obtenerresultados de calidad. La distribucin de resistividad aparente ensuperficie y profundidad se presenta en dos dimensiones asumiendoque la distribucin de la resistividad vara en direccin horizontal(x) y vertical (z), y utilizando clculos matemticos tales como lasfunciones de Green, entre otros.

ResultadosEn la Fig. 27 se presenta la distribucin de los valores de resistividadaparente, calculada con una frecuencia de: a) 100 Hz, b) 1 Hz y c)0.01 Hz.

a) En la Fig. 27a se presenta la distribucin de los valores deresistividad aparente a 100 Hz, la profundidad de investigacines superficial y comprende desde 60 hasta 320 m. Losresultados muestran que la resistividad aparente se encuentraen un rango de 3 a 80 ohmio-metro (ohm-m) y la zona de bajaresistividad aparente (10 ohm-m) sigue un alineamiento endireccin NE-SO, coincidiendo as con la orientacin de unsistema de fallas y la distribucin de fuentes de agua termales,lo que probablemente indicara la presencia de alteracinhidrotermal. Los valores de resistividad aparente relativamentealtos, mayores de 32 ohm-m, se distribuyen hacia los extremosde la zona de baja resistividad; es decir, hacia el NO y SErespectivamente.


Fig. 26. Mapa que muestra la zona de investigacin geofsica y los puntos de medicin magnetotelrica (MT).

b) La distribucin de la resistividad aparente a 1 Hz y profundidadde penetracin de 450 a 950 m es presentada en la Fig. 27b,y muestra claramente que el rango de resistividad se encuentraentre 1.5 a 7.0 Hz, lo que difiere completamente de lo observadoen la Fig. 27a ya que la zona de baja resistividad aparentemenor a 4 ohm-m se encuentra en el extremo oeste de lazona de investigacin.

c) En la Fig. 27c se presenta la distribucin de la resistividadaparente obtenida a 0.01 Hz y cuya profundidad de penetracines desde la superficie hasta 10 000 m. Los valores deresistividad aparente se encuentran entre 10 a 50 ohm-m y sepuede observar una distribucin similar a la Fig. 27b, dondelos valores de resistividad aparente bajos, menores a 20 ohm-m, se presentan en el extremo este y los valores altos en elextremo sur de la zona de investigacin.

El rango de frecuencias utilizado para el anlisis bidimensionalde los cortes est entre 251 Hz y 0.01 Hz, y a diferentesprofundidades de penetracin: 100, 200, 500, 750, 1000,1500, 2000 y 2500 m.

- A profundidades de 100 y 200 m (Fig. 28a y 28b), laszonas de baja resistividad aparente, menores a 10 ohm-me identificadas con lnea gruesa de color blanco, sedistribuyen principalmente en direccin NE-SO, sobre lazona donde se ubican las manifestaciones geotermales,en tanto que las de resistividad aparente mayor a 32ohm-m se observan hacia ambos extremos de la zona debaja resistividad, identificndose as dos discontinuidades,Rc1 y Rc2, que separan ambas zonas de baja y altaresistividad aparente. Aunque no es muy evidente, lasdiscontinuidades Rc3 y Rc4 tambin pueden observarseperpendiculares a la discontinuidad Rc1.

- A medida que se incrementa la profundidad deinvestigacin, la resistividad aparente aumenta, tal comose puede observar en las Fig. 28c, 28d, 28e y 28f quecorresponden a profundidades de 500, 750, 1000 y 1500m respectivamente. En general, de 10 a 20 ohm-m deresistividad aparente (lneas gruesas de color amarillo) sedistribuyen en la zona central de investigacin y orientados

26

Fig. 27. Distribucin de la resistividad aparente en el Campo Geotrmico Calientes utilizando frecuencias de a) 100 Hz, b) 1 Hz y c) 0.01 Hz.

en direccin NO-SE. A diferencia de los resultadosobtenidos en las Fig. 29a y 29b, aquellos de las Fig. 29ahasta 29d muestran zonas de resistividad relativamentebaja y menor a 10 ohm-m en ambos extremos de la zonade alta resistividad. A estas profundidades, lasdiscontinuidades Rc1 y Rc2 pueden ser identificadasfcilmente.

- A mayores profundidades de 2000 y 2500 m, la resistividadaparente aumenta considerablemente con respecto a las

anteriores profundidades (lnea gruesa de color verde).As, en la Fig. 28g los valores de resistividad mayores a25 ohm-m abarcan los extremos este y sureste de ladiscontinuidad Rc1, y los valores relativamente menoresa 25 ohm-m se observan principalmente en el extremonoroeste de dicha discontinuidad. La investigacin a 2500m de profundidad (Fig. 28h) muestra una distribucin dela resistividad ms uniforme con valores entre 30 y 100ohm-m. Las discontinuidades Rc1 y Rc2 a dichaprofundidad son difciles de identificar.


Fig. 28. Distribucin de las resistividades aparentes a profundidades de: a) 100 m b) 200 m c) 500 m d) 750 m y e) 1000 m.Las lneas gruesas en color blanco y amarillo identifican las zonas de baja resistividad (a y b), y el incremento de laresistividad con la profundidad (c, d, e, f).

28

Fig. 28. Continuacin: f) 1500 m g) 2000 m y h). 2500 m. Las lneas gruesas de color amarillo y verde, identificanlas zonas de incremento de la resistividad con la profundidad (c, d, e, f) y alta resistividad a profundidadesde 2000 y 2500 m.

DISCUSIN DE LOS RESULTADOSLos resultados obtenidos de la distribucin de la resistividad adiferentes profundidades descritos en el tem anterior, y mostradosen las Fig. 29a hasta Fig. 29h, muestran claramente que laresistividad aumenta con la profundidad y se distribuyen conorientacin NE-SO.

- Las bajas resistividades (menores a 10 ohm-m) a pocaprofundidad, entre 100 y 200 m, podran estar relacionadascon la presencia de minerales arcillosos de baja temperatura,tales como la esmectita y zeolita que estaran actuando comocapa impermeable.

- Los valores altos de resistividad (10 a 20 ohm-m y mayor a 25ohm-m) a profundidades de 500 hasta 1500 m podran estarasociados a la circulacin de fluidos geotrmicos yprobablemente tambin estn presentes productos dealteracin, tales como las arcillas y cloritas de alta temperatura.

- A profundidades mayores de 2000 y 2500 m, la distribucinuniforme de la resistividad (mayores de 30 ohm-m) podrasugerir una zona de alta temperatura. La interaccin de lazona ms profunda desde donde proviene la fuente de altatemperatura y el fluido geotrmico con la parte ms superficial(200 a 300 m), podra estar controlada por las discontinuidades(probablemente fallas) Rc1 y Rc2 que se extenderan desdela superficie hasta 2000 m de profundidad aproximadamente.


Las caractersticas de las aguas subterrneas en Calientes seencuentran ligadas a las condiciones geolgicas de la zona, dondeel factor estructural y el climtico son condicionantes principalespara la formacin de unidades acuferas en la zona de Calientes.

La caracterizacin hidrogeolgica permite diferenciar cuatro tiposde estas unidades: un acufero fisurado sedimentario, acuferosfisurados volcnicos, acufero poroso no consolidado y acuitardos.

INVENTARIO DE MANIFESTACIONESGEOTERMALESDe acuerdo al inventario realizado en el valle Calientes se hapodido distinguir dos tipos de manifestaciones geotermales: fuentestermales y fuentes de gas (Fig. 29). Adems, tambin haynumerosos manantiales de agua fra, y la toma de puntos de controlse realiza en los cursos superficiales de agua, haciendo un total de134 puntos inventariados (vase Anexo 1).

Determinaciones de campoDurante la realizacin del inventario de las manifestacionesgeotermales se midieron los parmetros fisicoqumicos (Fig. 30),as como el caudal de las principales manifestaciones.

Temperatura: Los valores de temperatura de lasmanifestaciones son variados, teniendo como mnimo 36,40C de la fuente FT-086 y como mxima 90,40 C de la fuenteFT-081. Adicionalmente, en la parte sur de la zona de estudio,el manantial FM-007 tiene una temperatura de 43,60 C; estemanantial no es una manifestacin geotermal, y su valorelevado se debe al gradiente geotrmico de la zona, es decir,la circulacin de agua a niveles profundos.

En el Cuadro 1 se muestra la clasificacin de fuentes termalesy fras segn su temperatura (Bogomolov, 1966). El manantialque presenta la ms elevada temperatura, es FM-007 con unvalor de 43,50 C; este manantial se ubica en la parte sur dela zona de estudio, fuera de la influencia del Campo GeotermalCalientes, es probable que estas aguas tengan un recorridoprofundo considerable, lo cual ocasiona que la temperatura seeleve.

pH: Para el anlisis de ste parmetro, se tom en cuenta, laclasificacin de aguas propuesta por Baquero (2007)2.

CAPTULO IVHIDROGEOLOGA

2 J. Baquero. 2007. Clasificacin de aguas segn pH.

Fig. 29. Distribucin de los tipos de fuentes inventariadas.

Tipo Rango de pHcido 0,0 6,5Neutro 6,5 7,5Bsico 7,5 14,0

30

En el Cuadro 2 se muestra la clasificacin de las manifestacionessegn su pH, as como de los manantiales y puntos de control.La alcalinidad de la mayora de las fuentes se debe al origende las aguas, puesto que provienen de un reservorio derocas cretceas carbonatadas (vase captulo de Geoqumica).

Es importante mencionar que antes de la confluencia del roCalientes con las manifestaciones geotermales, este presentaun pH de 3,35 y dicho valor aumenta hasta 8,06 en el cursoposterior al de la confluencia del ro con las manifestaciones, locual ratifica la alcalinidad predominante en la zona.

Categora Rangos de T (C)

N. de manifestaciones

geotermales

N. de manantiales

Muy fras < 5 - 3Fras 5 10 - 1

Moderadamente fras 10 18 - 9Tibias 18 25 - 3

Moderadamente tibias 25 37 1 -Calientes 37 42 3 -

Muy calientes > 42 110 1

Cuadro 1 Clasificacin de aguas segn temperatura

Fig. 30. Toma de parmetros fisicoqumicos con equipos porttiles.


Categora Rangos de Ph

N de manifestaciones

geotermales

N de manantiales

N de puntos de control en el ro

Calientes

cidas 0,00 6,50 7 2 1Neutras 6,50 7,50 59 4 -Bsicas 7,50 14,00 48 11 2

Cuadro 2Clasificacin de aguas segn pH

Conductividad Elctrica: Los valores de conductividad elctricade las manifestaciones geotermales son muy altos, llegandoincluso a superar 7,9 mS/cm. Estos valores altos en el 96 %,son tpicos en campos geotermales.

Los valores de conductividad elctrica de los manantiales yaniegos son normales, con valores inferiores a los lmitesmximos permisibles segn la OMS (1,5 mS/cm); con excepcindel manantial FM-007, que presenta una conductividadelctrica de 5,90 mS/cm; este manantial se ubica en la partesur de la zona de estudio, fuera de la influencia del CampoGeotermal Calientes.

Analizando estos tres parmetros y su comportamiento en lasmanifestaciones geotermales, en la zona entre Jarepia y

Malpaso, donde se han registrado las mximas temperaturas,tambin se registran elevados valores de conductividadelctrica, y a la vez el pH es generalmente cido. En zonasdonde las fuentes presentan un pH alcalino la conductividadelctrica tiende a disminuir.

Caudal: El aforo de las fuentes se realiz utilizando el mtodovolumtrico (Fig. 31), con estos resultados y de acuerdo a laclasificacin de manantiales de Meinzer (1923), en el Cuadro3 se presenta la categorizacin respectiva.Todas las manifestaciones geotermales Calientes suman uncaudal de casi 70 L/s. As mismo, los manantiales fros tienenen conjunto un caudal superior a 60 L/s.

Fig. 31. Detalle del aforo, de manifestacin geotermal, en dos puntos en la zona de la quebrada Huancane Vinto.

32

UNIDADES HIDROGEOLGICASLa caracterizacin hidrogeolgica del campo Calientes ha permitidodiferenciar las siguientes unidades hidrogeolgicas:

Acuferos porosos no consolidados: Este tipo de acuferoshan sido caracterizados en la zona del piso del valle Calientes, ascomo en los pequeos valles formados por las quebradas afluentesal ro Calientes. Segn el tipo de material as como la produccinde agua, se ha podido distinguir tres categoras de este tipo deacuferos: de alta, media y baja produccin.

El primero est referido a los depsitos de bofedales, los cuales seencuentran ubicados en las pequeas quebradas afluentes al roCalientes (Fig. 32), as como en las mrgenes del valle en el sectornorte. Estos depsitos conformados por clastos de rocas volcnicasque van desde subredondeados a subangulosos, con matriz areno-limosa, se encuentran completamente saturados de agua,originando abundante vegetacin y caudales mayores a 5 L/s(Fig. 33).

El segundo acufero se refiere a los depsitos aluviales constituidospor gravas, arenas y limos retrabajados, ubicados principalmenteen la parte central del valle Calientes, en el sector sur. En estos

depsitos se han encontrado manantiales cuyos caudales no sonmuy considerables (caudales inferiores a 1 L/s) debido a lapermeabilidad media de los depsitos (Fig. 34).

El tercer acufero est constituido por los depsitos coluviales,restringidos a las laderas de los cerros circundantes al valle y a lasquebradas afluentes al mismo. Dada su corta extensin, estosdepsitos constituyen el acufero cuaternario de menor produccin.En algunos sectores como el de Ancochaque se han inventariadomanantiales fros y en otros, como en el sector de Huancane Vinto,hay surgencias de algunas manifestaciones geotermales (Fig. 35).

Acufero fisurado sedimentario: Constituido por las areniscascuarzosas intercaladas por delgados bancos de lutitas de laFormacin Hualhuani (Fig. 36), las cuales afloran al sur del volcnYucamane. Una de las caractersticas importantes de las areniscascuarzosas de esta unidad hidrogeolgica es que ha sido sometidaa una intensa actividad tectnica expresada por el intensofracturamiento que se observa al sur de la zona de estudio. Aunquela Formacin Hualhuani no es muy importante a nivel superficialdebido a su poca extensin, estudios posteriores podrandeterminar si es que en profundidad se comportara como unreservorio del campo geotermal.

Categora Caudal (l/s)

N de manifestaciones

geotermales

N de manantiales

Octava < 0,008 48 2Stima 0,008 0,67 Sexta 0,07 0,67 30 3Quinta 0,67 6,30 34 9Cuarta 6,30 28,00 3

Cuadro 3 Clasificacin de manantiales segn su caudal

Fig. 32. Vista de bofedal en la quebrada Pantara, sector noreste del valle Calientes.


Fig. 33. Detalle de la surgencia de agua en una manantial ubicado en el sector de Challepia.

Fig. 34. Manante que origina el aniego en el sector de Quesquere.

34

Fig. 35. Manifestacin geotermal en depsito coluvial.

Fig. 36. Afloramiento de areniscas de la Formacin Hualhuani.


Acuferos fisurados volcnicos: Conformados por andesitas,flujos piroclsticos y depsitos de cada emplazados en las laderasdistales de los centros volcnicos alrededor del valle Calientes. Sehan podido distinguir tres categoras de acuferos: de alta, media ybaja produccin. Los acuferos de alta produccin son las andesitasen las cuales se han inventariado los manantiales de mayorproduccin, llegando a tener hasta 25 L/s (Manantial ChaullaniAguilar). Es importante mencionar que algunas de lasmanifestaciones geotermales que presentan menor temperatura,surgen en las laderas de los cerros donde se han identificadoestos acuferos (Fig. 37).

Los acuferos volcnicos de produccin media son aquellos ubicadosen las zonas medias de los cerros. Se han encontrado importantesmanantiales hasta de 5 L/s en los sectores de Quesquere y Coline;dichas aguas son usadas para el consumo humano y de losanimales. Finalmente los acuferos de baja produccin estnubicados en las partes ms altas de los cerros. En ellos se hanpodido identificar pequeas nacientes de manantiales o formacin

de vegetacin, lo que indica la presencia de agua en el interior deestas rocas (Fig. 38).

Acuitardos: Como acuitardos se han considerado a andesitas ycenizas ubicadas en las partes altas del volcn Yucamane, cerrosCalientes, Amane, Cheroveco y las nacientes de la quebradaUchusuma de la zona de Calientes, clasificadas as por serconsideradas un medio de circulacin de las aguas subterrneas,es decir, por donde el agua, producto de las precipitaciones o eldeshielo de los nevados, comienza a infiltrarse a travs de fracturasu otras estructuras hasta encontrar zonas aptas para sualmacenamiento y posterior descarga.

Estos acuitardos presentan las caractersticas de porosidad ypermeabilidad que los hacen ser considerados como acuferos,pero su ubicacin y que no se hayan encontrado manantiales enestas zonas, ha determinado que se caractericen como acuitardos;tambin podran ser considerados como la zona de recarga de losacuferos de las partes bajas del valle.

Fig. 37. Manifestacin geotermal ubicada en ladera de cerro en la margen derecha del ro Calientes, frente al sector de Palcoyo.

36

Fig. 38. Surgencia de agua en andesitas en el sector de Huancane Vinto.


Entre el 6 y el 14 de octubre del 2007 se realiz el estudio de lasfuentes termales y fras en la zona geotermal de Calientes, con elobjetivo de conseguir informacin sobre las caractersticasgeoqumicas de las aguas, como temperatura mnima a nivelprofundo, origen, condicin del reservorio, etc.

Los estudios geoqumicos consistieron en la toma de muestras y lamedicin de parmetros fsico-qumicos en campo (temperatura,pH, conductividad, flujo). Tambin se realiz los anlisis qumicos eisotpicos de las muestras colectadas en la zona de estudio (Fig.39).

CAPTULO VGEOQUMICA

Fig. 39. Imagen satelital con los lineamientos principales y la ubicacin de las fuentes muestreadas.

38

METODOLOGA DE MUESTREODurante la evaluacin geoqumica de fluidos hidrotermales secolectaron nueve muestras, de las cuales seis se fueron de fuentestermales, una de fuente fra y dos muestras corresponden al roCalientes.

Se utilizaron tres tcnicas de muestreo, dependiendo del tipo deanlisis. Tres muestras se colectaron en botellas de polietileno:una para el anlisis de cationes, para la cual se filtr y se adicioncido clorhdrico ultrex (HCl), la segunda para la determinacin deaniones, y la tercera para anlisis isotpico.

En campo se midieron los parmetros de temperatura, pH yconductividad con equipos porttiles. Las mediciones se realizaronconjuntamente con el MSC. Koji Matsuda de WEST JapanEngineering Consultants, INC (WEST JEC). Las muestras seenviaron a Japn para que sean analizadas.

En el ro Calientes se colectaron dos muestras, una antes demezclarse con las fuentes termales y otra en la parte final de lalocalizacin de las fuentes.

RESULTADOS Y DISCUSINLos resultados obtenidos durante la misin de campo llevada acabo entre el 10 y 11 de octubre del 2007 (Cuadro 4) revelan quelas aguas asociadas a los manantiales de la zona de Calientespresentan temperaturas entre 50 y 87 C y pH entre 6 y 8, conexcepcin del agua del ro Calientes en la parte alta, que presentun pH cido de 3,5. Los resultados de la composicin qumica delas aguas muestreadas desde las fuentes termales de la zona deCalientes se presentan en el Cuadro 5.

Las seis fuentes termales (FT-005, FT-011, FT-017, FT-070, FT-089, FT-108) asociadas a la zona de Calientes han mostradoconcentraciones de sodio y potasio con rangos entre 774 y 1190mg/L, y 48,6 mg/L a 112 mg/L respectivamente. Tambin se observelevada concentracin del in cloruro, cuyos rangos van desde271 hasta 1900 mg/L. Algunos componentes no estn presentesen la lista del Cuadro 5 debido que sus concentraciones son muybajas; tal es el caso de los iones nitratos, ioduros y nitritos.

La mayora de estas fuentes presentan burbujas que sealan lapresencia de gas de CO2. La concentracin de los ionesbicarbonatos oscila desde 83 a 195 mg/L, la de sulfatos desde 21hasta 128 mg/L, y las de calcio y magnesio son bajas encomparacin con los iones descritos. El cloro es el principal indominante en estas aguas, seguido del in sodio.

Tambin hemos observado que la mayora de las fuentes de aguamuestreadas presentan pH neutro y qumicamente son aguascloruradas- sdicas, tpico de aguas geotermales.

Los resultados qumicos obtenidos de las aguas muestreadasfueron ploteados en el diagrama de Langelier (Fig. 40) (Fyticaset al., 1989), donde se ha observado que todas las aguasasociadas a los manantiales de la zona de Calientes se agrupandentro del cuadrante de las proporciones qumicas Cl + SO4 Na + K, lo que indica que las aguas son del tipo cloruradassdicas o alcalinas. Asimismo, es evidente que la fuente FT-070y las aguas del ro Calientes se separan, y esto se debe alproceso de mezcla con aguas metericas y, en el caso del rioCalientes, con aguas termales.

N. Cdigo T (C) T ambiente (C) pH CE (S/cm)Fecha de la toma de

muestras1 FFNW 26,9 13,5 7,24 110 10/10/20072 FS-001 7,4 11,6 3,40 907 10/10/20073 FT-005 87,3 13,5 7,60 5 920 10/10/20074 FT-011 81,7 11,6 7,44 5 900 10/10/20075 FT-017 86,6 11,6 6,90 3 900 11/10/20076 FT-070 54,8 15,2 7,53 1 160 11/10/20077 FT-089 84,3 12,5 7,12 5 690 11/10/20078 FT-108 84,3 11,9 7,90 5 380 11/10/20079 FS-002 23,8 10,5 8,34 4 140 11/10/2007

Cuadro 4 Parmetros in situ de las muestras tomadas


Segn el diagrama ternario (Giggenbach, 1988), las aguas termalespueden ser divididas en los siguientes tipos hidroqumicos, sobrela base de contenidos relativos de Na, Ca y Mg, y lasconcentraciones relativas de Cl, SO4 y HCO3. Para las aguas enestudio, se ha empleado el diagrama ternario de Cl-SO4-HCO3(Fig. 41), que ilustra que las fuentes termales se agrupan dentrode las aguas cloruradas profundas, comn en los fluidosgeotrmicos profundos, que generlamente se encuentran ensistemas de elevadas temperaturas; es decir, son caractersticosde reas que contienen calor, fuentes con flujos grandes de aguay altas concentraciones de cloruros que son alimentadosdirectamente desde reservorios clorurados a nivel profundo. Esto

quiere decir que las aguas termales de la zona de Calientesprovienen de reservorios geotrmicos (Nicholson, 1993).

Por su parte, la muestra de agua colectada ro arriba de Calienteses un tipo de agua sulfatada, posiblemente asociada con fluidosvolcnicos cidos.

El propsito del diagrama de Piper (Fig. 42) es mostrar elagrupamiento de los datos para indicar que las muestras tienencomposiciones similares. Todos los elementos mayores puedenser mostrados en este diagrama, sin embargo, solo muestraproporciones relativas y no concentraciones absolutas.

Fig. 40. Diagrama de Langelier.

N. Cdigo pH CE (S/cm)Na

mg/LK

mg/LLi

mgLCa

mg/LMg

mg/LFe

mg/LAl

mg/LCl

mg/LSO4

mg/LHCO3 mg/L

F mg/L

B mg/L

As mg/L

SiO2 mg/L

1 FFNW 7,7 114 3,05 0,0842 FS-001 3,1 970 8,17 479,0 0,26

40

En la Fig. 42 se observa que las aguas en estudio se ubicandentro del cuadrante de aguas cloruro alcalinas. Esto indica quelos principales tipos qumicos de las aguas geotermales son Cl- y

Na+, iones dominantes en la composicin qumica de las aguas enestudio. El diagrama de Piper no hace ms que apoyar la hiptesismostrada por el diagrama de Langelier.

Fig. 41. Diagrama ternario (Giggenbach, 1998).

Fig. 42. Diagrama de Pipper.


El diagrama de Schoeller (Marini, 2000) puede ser usado para loscambios hidroqumicos con el tiempo o entre diferenteslocalizaciones. Los valores para el Log de concentracin de unnmero de muestras de agua se unen con una lnea y puedenmostrar una amplia gama de concentraciones. La mezcla con aguadiluida tiene el efecto de mover la lnea de unin o conexinverticalmente sin cambiar su forma (Truesdell, 1991).

En la Fig. 43 se observa que las fuentes FT-005, FT-011, FT-017,FT-089 y FT-108 muestran dentro de su composicin qumicaaltas concentraciones de sodio (Na) y cloro (Cl), a diferencia de lafuente FT-070 cuyos valores son bajos en Cl, SO4 y HCO3,posiblemente por estar diluida con aguas metericas. Tambinnotamos que la muestra colectada en la parte alta del ro presentacomo anin dominante el SO4 caracterstico de aguas cidas,coincidiendo con el pH de 3,1 obtenido en campo. Asimismo,notamos que la muestra colectada en la parte baja del ro presentaalta concentracin de cloruros, lo que indica que el agua del roCalientes est siendo alimentada por aguas de este tipo,provenientes de las fuentes termales que se localizan cerca de laorilla.

El boro es un elemento importante para los estudios geotrmicos.Las fuentes que descargan fluidos clorurados usualmente contienenentre 10-50 mg/kg de boro, pero se encuentra en muy altasconcentraciones (~800-1000 mg/kg) en las aguas asociadas con

rocas sedimentarias ricas en orgnicos. Adems, las aguas queestn asociadas con rocas andesticas encajantes y/o volcnicastambin presentan niveles altos de boro que pueden estarasociados a actividades geotrmicas tales como volcanes, vaporesgeotrmicos, entre otros (Nicholson, 1993).

El diagrama binario B-Cl (Fig. 44) muestra que las aguas de lazona de Calientes presentan elevada concentracin de boro y altaproporcin B/Cl, lo que podra indicar que a niveles profundoshay reaccin del agua con las rocas sedimentarias marinas.

El diagrama ternario Na-K-Mg (Giggenbach et.al., 1983) puedeser usado en la clasificacin de aguas dentro del equilibrio completo,equilibrio parcial y aguas superficiales. Tambin permite visualizarcon mayor claridad el origen de las aguas, as como determinar siel fluido tiene equilibrio con minerales hidrotermales y predecir lastemperaturas de equilibrio T- Na-K y T- K-Mg.

La evaluacin de los datos analticos del contenido de Na+, K+ yMg++ que se muestra en la Fig. 45, permite observar que lasaguas en estudio se encuentran cerca de la lnea de equilibrioqumico total, caracterstico de aguas provenientes de reservoriosgeotermales profundos. Tambin se ha observado que la fuenteFT-017 se ubica dentro del equilibrio parcial, y esto sugiere queesta fuente de agua sufre un proceso de dilucin o mezcla conaguas superficiales.

Fig. 43. Diagrama de Schoeller.

42

Fig. 44. Diagrama Boro vs Cloruro (Shigeno, et al.1993).

Fig. 45. Diagrama ternario (Giggenbach, 1983).


RESULTADOS DE ISTOPOSLos istopos estables son una herramienta valiosa para determinarel origen y la direccin de la migracin del fluido, asimismo, permiteevaluar la intensidad de la interaccin entre los fluidos y los mineralesde las rocas. Por ejemplo, los istopos de hidrogeno y oxgeno enaguas geotermales son constantemente usados para obtenermayor informacin confiable acerca del origen y la posible recargade un acufero. El istopo de D es usado como un trazadornatural para localizar la cuenca de un depsito geotrmico einvestigar el paso del flujo de las aguas subterrneas regionales,mientras que el 18O cambia para cada sistema y brinda informacinacerca de la interaccin roca-agua a profundidad. Por lo tanto, elvalor de 18O de aguas metericas en cualquier lugar depende dela latitud, altitud, temperatura, clima y la distancia desde el ocano.Esta variacin es sistemtica, y Craig (1961) mostr que sobreuna escala global la grfica isotpica de hidrogeno-oxgeno paraaguas frescas podra definirse por la ecuacin D = 818O +10. Lalnea definida por esta ecuacin es llamada la lnea de aguameterica.

Craig (Craig et al., 1956; Craig 1963) tambin demostr que elcontenido de D en aguas geotermales es similar a las aguasmetericas locales, mientras que el valor de 18O de las aguasgeotermales es ms positivo que las aguas metericas. Estacaracterstica ha podido ser notada en las aguas de Calientes (Fig.46). Las aguas fras presentan valores de 18O ms negativos encomparacin a las aguas termales, lo que puede indicar que lasaguas termales son una mezcla de aguas metericas con fluidosmagmticos (Cuadro 6).

La Fig. 46 muestra la relaciones entre 18O en los lmites -16.1 a -13.3 y D, en los lmites -122 a -111 . Adems, se haobservado que los puntos de las fuentes de agua fra se localizancerca de la Lnea de Agua Meterica Local (Cortecci et al, 2005),indicando que las aguas son alimentadas principalmente por aguameterica, a travs de un periodo largo de circulacin deprecipitacin de agua de lluvia. Asimismo, se nota que los puntosde las fuentes termales se alejan de la Lnea de Agua Meterica

N. Cdigo D(H2O) 18O(H2O)

34S(SO4)

18O(SO4)

1 FFNW -122 -16,12 FS-001 -111 -15,43 FT-005 -117 -13,6 6,5 -7,44 FT-089 -115 -13,3 10 -6,3

Cuadro 6 Resultados de anlisis isotpicos

Fig. 46. 18O vs D para las aguas de Calientes.

44

Local, indicando que estas aguas se mezclan con aguasmagmticas.

Las aguas termales son enriquecidas por ambos istopos de 18O yD. La interaccin de las aguas termales con las rocas circundantesse evidencia en la relacin de la temperatura con los istopos(Hitchon y Friedman, 1969).

La Fig. 47 muestra que las aguas termales y fras pueden presentarvalores similares de istopos de D, mientras que en la Fig. 48 senota claramente que las aguas fras muestran valores de istoposde 18O ms negativos que las aguas termales. Asimismo, seobserva que los istopos de 18O son enriquecidos con el incrementode la temperatura, lo que implica que la interaccin entre el agua yla roca es afectada por la temperatura que puede producir cambiosen las capas de las rocas circundantes al acufero geotermal (Pang,2000).

RESULTADOS DE LOS GEOTERMMETROSEn la etapa de exploracin de un sistema geotrmico, la estimacinde las temperaturas a profundidad constituye una tarea geoqumica

fundamental que ayuda a estimar el potencial geoenergticodisponible y la factibilidad de explotar sus recursos para lageneracin de energa elctrica (Fournier, 1991; Santoyo y Verma,1993; Arnrsson, 2000a; DAmore y Arnrsson, 2000; Verma,2002). Para la estimacin de temperatura se recurre ageotermmetros que emplean la composicin qumica o isotpicade los fluidos que emergen en manantiales hidrotermales ofumarolas, o que son extrados de pozos perforados (Benjamin etal., 1983; Nicholson, 1993; Arnrsson et. al., 2006).

Geotermometra qumica:Los geotermmetros qumicos son herramientas de bajo costo quese usan tanto para predecir las temperaturas de equilibrio de lossistemas geotrmicos, como para dilucidar los principales procesosgeoqumicos que ocurren en el interior de los yacimientos. Estosgeotermmetros son ecuaciones analticas fundamentadas, en formaemprica, en bases de datos creadas con mediciones de temperaturay de composicin qumica de fluidos muestreados en pozos omanifestaciones termales (p. ej., Fournier, 1979; Nieva y Nieva,1987).

Fig. 47. D vs temperatura.


Fig. 48. 18O vs temperatura.

La geotermometra qumica en fase lquida permiti estimar latemperatura a profundidad del recurso geotrmico de la zona deCalientes. Segn los resultados obtenidos de los geotermmetros

(Cuadro 7 y Fig. 49), se estima que la temperatura del recursogeotrmico es superior a 200 C (entre 240 y 280 C) a 2000 mde profundidad aproximadamente.

N. Cdigo T-Quartz (C)

T-Calcedonia

(C)

T- Cristobalita

(C)

T- Cristobalita

(C)

T-Na/K(T)

(C)

T-NaKCa

(C)

T- NaKCa-Mg

(C)

T - K/Mg (C)

T- Na/Li (C)

T 18O(H2O-SO4)

(C)

1 FT-005 199 181 151 101 181 228 205 205 252 2542 FT-011 198 180 149 99 159 233 187 1943 FT-017 181 160 132 82 154 182 146 1264 FT-070 157 133 107 585 FT-089 195 176 146 96 113 192 156 173 239 2356 FT-108 209 192 160 110 113 193 165 206

Cuadro 7 Resultados aplicando geotermmetros

46

Fig. 49. Temperaturas geoqumicas de aguas termales de la zona geotermal de Calientes.


El modelo conceptual del Campo Geotrmico Calientes est

determinado de la siguiente manera:

ESTRUCTURA GEOLGICA

a. Estratigrafa: El basamento de rocas en el Campo Geotrmico

Calientes se compone de rocas sedimentarias cretceas y los

volcnicos cenozoicos. Las rocas sedimentarias se componen

de areniscas estratificadas, calizas y areniscas de grano medio;

mientras que las volcnicas estn conformadas principalmente

por flujos de andesitas porfirticas (Fig. 50), dacitas, flujos

piroclsticos, flujos de bloques y cenizas, y lapilli.

En el rea de estudio hay una cuenca angosta, a lo largo del

ro Calientes, que se extiende en direccin NE-SO y luego de

N-S. El valle se encuentra circundado por centros volcnicos

recientes, los cuales tienen alturas mayores de 5000 msnm.

Las laderas volcnicas estn cubiertas por depsitos glaciares.

b. Estructura geolgica: La descripcin del sistema de fallas y

fracturas del sistema de Calientes indica la presencia de

lineamientos NO-SE a lo largo del ro Calientes. En ellos se

encuentran numerosas manifestaciones geotermales dentro

del valle del ro Calientes. Esto indica que el sistema es de una

falla coincidente con la falla Fc-1. Adicionalmente se identific

otro sistema de orientacin N-S y que se denomin falla Fc-2.

Los lineamientos topogrficos implicaron la existencia de un

sistema de fallas de orientacin NNO-SSE (Fig. 23).

Del estudio magnetotelrico se identificaron zonas de baja

resistividad a lo largo del valle de los ros Calientes, coincidentes

con la falla Fc-1. Se mapearon discontinuidades geoelctricas

en el lmite noroeste y a esto se denomin Rc1, asociado a una

zona de elevada resistividad en profundidad. Se detect otra

discontinuidad elctrica de similar orientacin a la que se

denomin Rc2. La zona de baja resistividad se encuentra

entre estas dos discontinuidades y entre ellas est tambin la

falla identificada como Fc-1, por lo que estas discontinuidades

geoelctricas estn asociadas a una zona de falla con su zona

de fracturamiento.

CAPTULO VI

MODELO DE LA ESTRUCTURA GEOTRMICA

Fig. 50. Andesitas fracturadas en el sector de Huancane Vinto.

48

Se pudieron identificar difusamente las discontinuidades

geoelctricas denominadas Rc3, Rc4 y Rc5, por la indefinicin

del patrn de resistividades, sin embargo se presume que

estas discontinuidades son relativamente de corta longitud. La

integracin de los estudios definir si estas estructuras estn

relacionadas al sistema geotrmico.

ESTRUCTURA DEL RESERVORIO

a. Zonas permeables: Las zonas permeables del reservorio

generalmente estn relacionadas a conductos por los cuales

el fluido geotrmico migra, y tambin a la productividad que

puedan tener los futuros pozos geotrmicos. Las

discontinuidades Rc1 y Rc2 parecen representar estructuras

permeables a travs de las cuales los fluidos ascienden. Una

anomala de baja resistividad alineada con la discontinuidad

Rc1 es claramente detectable en el lado noreste de la zona de

alta resistividad profunda y permite detectar la discontinuidad

Rc2 en el lado sureste de la misma zona. Entre las dos

discontinuidades Rc1 y Rc2, se detect una estructura profunda

levantada en direccin NE-SO, lo que indica la posibilidad que

las discontinuidades Rc1 y Rc2 sean un sistema de fracturas

que controlan el paso del fluido geotermal a profundidad. De

acuerdo a los resultados de la resistividad de la estructura, es

posible que los fluidos geotrmicos de elevada temperatura

estn ascendiendo a la superficie a travs de los conductos,

donde se generan las discontinuidades Rc1 y Rc2 equivalentes

a una zona de fracturamiento bien desarrollada.

Como se describi anteriormente, las discontinuidades Rc1 y

Rc2 parecen representar la existencia de fallas estructurales

en las rocas volcnicas, desarrollando zonas altamente

permeables debido al fracturamiento de las fallas (Fig. 51). El

alto ngulo de buzamiento de las fallas proporciona buena

permeabilidad vertical. Las manifestaciones geotermales la

superficie tales como fuentes termales y las zonas de alteracin

que estn situadas a lo largo del ro Calientes, son una muestra

clara de que la zona de fractura se desarrolla a lo largo del ro.

Adems, la zona est altamente relacionada con los conductos

de flujos ascendentes de fluidos en el campo Calientes (Fig.

52).

b. Zona impermeable: Compuesta por rocas que evitan que las

aguas subterrneas de baja temperatura penetren a las zonas

de alta temperatura del reservorio. Asimismo, retiene los fluidos

a manera de un sistema de gases subpresurizados, siendo

uno de los elementos ms importantes para que un reservorio

geotrmico pueda suministrar vapor de forma sostenible. Solo

fue posible analizar esta zona en base al estudio geofsico

Esta zona de alta resistividad se encontr ampliamente

distribuida desde la parte sureste hasta la parte noreste del

rea de estudio, con profundidades entre 100 m y 200 m,

como se muestra en la Fig. 28a y 28b, y est alineada

aproximadamente en direccin NE-SO, con profundidades

entre 200 m y 500 m. Se cree que esta zona de alta resistividad

refleja la presencia de minerales arcillosos alterados de alta

temperatura (cloriticas, illitas y epidota), las cuales a menudo

forman las zonas impermeables de alta resistividad que

subyacen a la zona de baja resistividad, que podra indicar

una zona de temperatura relativamente alta donde

posiblemente circulen fluidos geotrmicos.

c. Reservorio geotrmico: Almacenado principalmente en zonas

de alta permeabilidad a lo largo de las fallas en rocas

volcnicas.

Se reconoce una zona de alta resistividad entre las

discontinuidades elctricas Rc1 y Rc2, y que est alineada en

direccin NE-SO. Se supone que esta zona de resistividad

relativamente alta refleja la presencia de productos de alteracin

tales como illita y/o clorita. Por esta razn, comparada con las

reas alrededor de la zona de alta resistividad a profundidad

desde la parte suroeste hasta la parte noreste, posiblemente

es una seal de la presencia de una zona profunda de alta

temperatura. Por lo tanto, se considera que el fluido geotrmico

profundo est ascendiendo a travs de la zona altamente

permeable dentro y a lo largo de las discontinuidades elctricas

Rc1 y Rc2. Se considera que la zona de fractura se desarroll

en esta rea debido al desplazamiento de las fallas. El fluido

geotrmico ascendente est almacenado en las fracturas debajo

de la zona impermeable en una profundidad entre 200 a 500

m. A lo largo del ro Calientes, parte del fluido del reservorio

junto con gases y vapor, ascienden hasta la superficie a travs

del sistema de fracturas a lo largo de fallas, y calienta el agua

subterrnea somera, la que descarga como manantiales

termales en ebullicin.

ESTRUCTURA TRMICA

a. Actividad volcnica y fuente de calor: El Campo Geotrmico

Calientes est ubicado en una regin de actividad volcnica

cenozoica representada por un gran nmero de conos de

cenizas, domos y estratovolcanes superpuestos a lo largo y

cerca de un eje NE-SO. Este alineamiento implica la existencia

de una estructura geolgica con la misma orientacin. Alrededor

del campo Calientes se encuentran varios conos volcnicos

como los cerros Choreveco, Amane, Lpez Extraa, Ichurasi,

Amarillo, San Pedro, Yucamane Chico, Calientes y el volcn

Yucamane (Fig. 53).

La abundancia de aparatos volcnicos recientes como domos,

crteres de colapso, calderas, volcanes en escudo y

secuencias piroclsticas de gran potencia, indican la existencia


Fig. 51. Vista de seis manifestaciones geotermales alineadas por una fractura de rumbo N 45 O.

Fig. 52. Vista de manifestaciones geotermales en el valle Calientes.

50

de una cmara magmtica an activa. De esta evidencia se

asume que la fuente de calor del campo Calientes est

relacionada con la ltima actividad volcnica cuaternaria.

b. Temperatura del subsuelo: Ha sido determinada en base al

uso de geotermmetros qumicos. Los clculos de las

temperaturas de slice y de la mayora de cationes resultaron

de 200 C o menores. Pero, en el caso del agua de los

manantiales FT-005 y FT-089, las temperaturas sodio/litio (Na/

Li) y las de istopos de oxigeno (T-18O en (SO4-H

2O)), que

representan temperaturas del fluido profundo, resultaron en la

vecindad de 240-250 C.

La temperatura del istopo de oxigeno (T-18O) no se pudocorrelacionar con la informacin histrica del agua ya que slo

existen unas pocas muestras de aguas del campo geotrmico

Calientes y muestran temperaturas T-Na/Li alrededor de 280

C, independientemente de la temperatura slice.

Las fuentes termales del campo Calientes tienen aguas con pH

neutro y son del tipo cloruradas sdicas, revelando su origen

en una salmuera geotrmica profunda. La temperatura medida

en las fuentes termales tiene valores cercanos al punto de

ebullicin, sin embargo, su qumica no permite estimar

temperaturas a profundidad con una alta precisin. La mxima

temperatura posible del fluido profundo en el campo se estima

en 240-280 C a partir de la qumica superficial.

FLUJO DEL FLUIDO DEL RESERVORIO

a. Caractersticas qumicas del fluido: Adems de lo mencionado

en el apartado anterior, algunas aguas son relativamente bajas

en cloruros, incluyendo las de los manantiales FT-017 y FT-

070 que son clasificadas como del tipo Cl-HCO3. La

concentracin de bicarbonato relativamente alta (HCO3) puede

implicar una menor temperatura del acufero.

El agua termal del campo tiene concentracin relativamente

alta en boro (B), la cual alcanza 54,8 mg/L. La proporcin

atmica de B/Cl relativamente alta (alrededor de 0,1) sugiere

que el agua caliente ha circulado en el nivel profundo, donde

existen algunas rocas sedimentarias.

La proporcin B/Cl del agua termal en Calientes es menor que

la proporcin del agua termal de Borateras (B/Cl=1,5). Esto

sugiere que la contribucin de las rocas sedimentarias marinas

en las aguas termales de Calientes es menor que en las aguas

de Borateras, y que ambos sistemas hidrotermales estn

separados uno del otro.

Fig. 53. Vista desde el valle Calientes del volcn Yucamane (flanco noreste).


b. Origen del fluido: De la composicin isotpica de hidrgeno y

oxgeno, adems de la concentracin de Cl en las aguas de

los manantiales, parece probable que el agua de reservorio

geotrmico en el campo se origina con la mezcla de agua

meterica y agua magmtica que circula a profundidad en un

ambiente sedimentario.

Sin embargo, la proporcin de agua magmtica (agua

andestica) en la mezcla se estima solo alrededor de 20 %.

Por lo tanto, el principal constituyente es agua meterica

infiltrada en el subsuelo.

c. Patrn de flujo de fluidos: El posible fluido original en el campo

proviene principalmente de aguas metericas que son

calentadas por la adicin de fluido magmtico caliente y por el

calor conductivo de los cuerpos magmticos en profundidad, a

temperaturas en un rango de 240 a 280 C. La proporcin de

fluido magmtico es estimado alrededor de 20 %, tomando en

consideracin la ubicacin de las manifestaciones termales y

la topografa del rea alrededor de ellas. La contribucin del

agua meterica a los fluidos trmicos se realiza a travs del

proceso de infiltracin alrededor del sur del rea volcnica

representado por el cerro Lpez Extraa. Se piensa que el

fluido trmico ha circulado en niveles profundos donde hay

rocas que tienen contenidos de boro (B) relativamente altos.

El fluido original asciende a travs de zonas de alta

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Boletin Nº 048- Estudio Geotérmico Del Campo Calientes