Contribución de la conductividad térmica y la producción de calor radiogénico a la estructura termal de la corteza superior en la latitud de Santiago, Chile

Abstract

Contribución de la conductividad térmica y la producción de calor radiogénico a la estructura termal de la corteza superior en la latitud de Santiago, Chile La conductividad térmica y la producción de calor radiogénico (RHP, por sus siglas del inglés Radiogenic Heat Production), son dos propiedades termales intrínsecas a un volumen de roca. Estas propiedades influyen directamente en la estructura termal de la corteza, pues determinan la conducción de calor y, a la vez, lo producen. La conductividad térmica y RHP dependen de la composición química de las rocas y de sus características petrográficas. Además, las variaciones de presión y temperatura relacionadas a la profundidad, afectan las propiedades termales, principalmente por el aumento de la temperatura. El estudio y modelamiento de la estructura termal de la litósfera representan un gran desafío, considerando la resolución numérica del problema y las condiciones iniciales y de borde. Se entregan aquí los valores obtenidos para la conductividad térmica y RHP, correspondientes a las propiedades termales más influyentes en la estructura termal de la corteza superior. Las rocas de la corteza superior en la latitud de Santiago están compuestas por unidades de la Cordillera de la Costa, que corresponden a rocas estratificadas de origen volcánico y sedimentario del Jurásico y Cretácico, además de rocas intrusivas paleozoicas, jurásicas y cretácicas, y por unidades de la Cordillera Principal de Los Andes, correspondientes a rocas estratificadas de origen volcánico del Oligoceno al Mioceno e intrusivos de la misma edad. El objetivo principal de este trabajo es investigar las propiedades termales de las unidades geológicas de la corteza superior en la latitud de Santiago, y su relación con la litología y edad. Esto se llevó a cabo realizando nuevas mediciones de las propiedades termales y ajustando los datos a distribuciones estadísticas, con un alto nivel de confiabilidad. La conductividad térmica se midió utilizando una sonda mediante el método de fuente de calor lineal, mientras que el cálculo de RHP se realizó a partir de las concentraciones medidas de U, Th y K, (RHPe, del inglés Radiogenic Heat Production elements). Para la conductividad térmica, el mayor valor promedio se registró en la Formación Lo Prado, cuya magnitud es 2,91[W/m*K], mientras que el mínimo se obtuvo en la Formación del Cordón Los Ratones, con 1,60 [W/m*K]. El máximo medido se registró en la Formación Lo Prado, con un valor de 4,92 [W/m*K]. Por otra parte, para la producción de calor radiogénico, el valor promedio más alto se obtuvo en la Formación Veta Negra, con 1,6 [𝜇W/m3], mientras que el mínimo se obtuvo para la Formación Lo Valle, con un valor de 0,59 [𝜇W/m3].El valor máximo medido se registró en la Formación Lo Prado, con una magnitud de 3,48 [𝜇W/m3]. Conductividad térmica y RHP dependen principalmente de la litología de las formaciones, siendo otros factores como edad, tamaño de grano, etc., menos o totalmente no influyentes. La estimación de flujo calórico para la zona de estudio está entre 45 a 60 [mW/m2], y el potencial de la cuenca de Santiago se asocia a la geotermia de muy baja entalpía.