Mineralogía de las arcillas en el sistema geotermal Tolhuaca : IX Región, Chile

Abstract

El Sistema Geotermal Tolhuaca, se ubica en el flanco NW del volcán Tolhuaca, el cual se sitúa en la IX región de la Araucanía, muy cerca del límite con la VIII región del Biobío, a aproximadamente 25 km al NE de la ciudad de Curacautín. Estructuralmente, el sistema pertenece a la Zona Volcánica Sur de la Cordillera de los Andes. Se han realizado variadas perforaciones en su período de exploración, destacando el sondaje de diamantina TOL-1, cuya profundidad abarca los 1073 m. Sobre el análisis de este pozo, trata el presente estudio. El principal objetivo de este trabajo es estudiar detalladamente las características de los minerales de arcilla, su variación - evolución con la temperatura, profundidad y estructuras, además de complementar los resultados con estudios previos, buscando mejorar el entendimiento sobre el Sistema Geotermal Tolhuaca. El estudio de la mineralogía de arcillas es hecho a través del método de difracción de rayos X. Fueron escogidas un total de 23 muestras, las cuales debieron ser preparadas en el Laboratorio de arcillas del Departamento de Geología de la Universidad de Chile, para posteriormente ser analizadas en el Laboratorio de Cristalografía, perteneciente al Departamento de Física de la Universidad de Chile. El difractómetro utilizado se denomina Bruker D8 Advance con 40kV y 30mA. Los resultados muestran una clara división en cuatro dominios principales de mineralogía de arcillas, que además concuerdan con datos estructurales y de alteraciones: dominio de arcillas I (0-376.30 m), caracterizado por la presencia de esmectita pura, junto con la presencia de heulandita y estilbita y concordante con una zona de alteración argílica; dominio de arcillas II (376.30-696.68 m), definido por la abundante presencia de interestratificados clorita-esmectita (corrensita), algunos interestratificados illita-esmectita (I/S) R1, esmectita y clorita, además de laumontita y heulandita, y coincidente con zona de alteración transicional subpropilítica; dominio de arcillas III (696.68-829.5 m), caracterizado por la ausencia de interestratificados C/S, la progresión de los interestratificados I/S R1 a I/S R3, y clorita; dominio de arcillas IV(829.85- 947.89 m), dominado únicamente por clorita, y con la presencia de wairakita. Al analizar los resultados, se concluye que la variación de las arcillas con la profundidad sigue el clásico patrón ampliamente descrito en la literatura, mostrando el paso de esmectita a interestratificados, y posteriormente a clorita en los niveles de mayor temperatura. Sin embargo, la mineralogía presente evidencia un aparente campo de estabilidad mucho mayor que los típicos sistemas geotermales en relación a la temperatura. En el dominio de arcillas II (zona transicional subpropilítica) se aloja la capa sello, un sector con baja permeabilidad caracterizado por predominio de fracturas de cizalle, muy baja frecuencia de vetas, estructuras de bajo ángulo y un régimen de transferencia de calor por conducción. La capa sello divide al pozo en dos regímenes distintos: aguas calentadas por vapor en la superficie, y en los niveles profundos, una dependencia muy marcada de la temperatura. Esta capa está controlada fuertemente por las estructuras y no sólo por la mineralogía. La precipitación de las arcillas en este nivel del sistema tiene directa relación con alguna etapa de alta permeabilidad a lo largo de la historia del Sistema Geotermal Tolhuaca, lo que provoca una alta razón fluido/roca e induce una precipitación de minerales variada y heterogénea, con fases metaestables. La cristalización de estas fases sella las fracturas de un evento hidrotermal temprano, que las preserva de un proceso de alteración más avanzado. De los análisis se desprende una fuerte dependencia de la mineralogía con el control estructural de la zona, teniendo influencia en la temperatura, permeabilidad y consiguiente razón fluido/roca del Sistema Geotermal Tolhuaca. Por otra parte, la litología de la roca caja juega un rol de menor preponderancia.