Simulación numérica de fluidos con aplicación a sistemas geotermales y fósiles

Abstract

Los depósitos epitermales son considerados el análogo fósil de los sistemas geotermales activos, sin embargo, no todos los sistemas geotermales forman depósitos epitermales, una combinación particular de factores en el tiempo es necesaria para que un sistema geotermal forme una acumulación económica de recursos minerales. En este trabajo, las condiciones de formación del depósito epitermal de Zn-Pb-Ag Patricia ubicado en el norte de Chile, son estudiadas por medio de un modelo de transporte reactivo implementado con el código TOUGHREACT. El depósito Patricia es un depósito epitermal de sulfuración baja a intermedia, su mineralización presenta un marcado control estructural, y se encuentra en vetas de cuarzo, esfalerita y galena. Estudios previos, de mineralogía e inclusiones fluidas, han establecido que el depósito tiene tres estadios paragéneticos distintivos que evidencian cambios en la composición de los fluidos hidrotermales de este depósito, la ausencia de evidencias de ebullición de fluidos durante estos tres estadios es una característica particular de este depósito. Estudios de solubilidad de metales base indican que para las temperaturas estimadas de formación de Patricia los fluidos mineralizadores transportaron los metales en complejos clorurados y tuvieron bajas concentraciones de azufre reducido. Siendo necesaria para la formación de la mineralización de sulfuros, un aporte de azufre, se propone la mezcla de fluidos de distinta composición como el mecanismo más probable de formación de mineralización en este depósito Eventos sucesivos de circulación de fluidos pobres en metales y de fluidos ricos en metales formaron la alteración y mineralización del depósito. Para un período de 10,000 años de actividad geotermal y considerando valores conservadores de permeabilidad, tasas de flujo de fluidos y carga metálica en solución, se ha evaluado un modelo de transporte reactivo, que replica la paragénesis, la mineralización de sulfuros y la cantidad estimada de recursos minerales de Patricia, estimándose la duración total del evento mineralizador en 5,000 años. Aproximadamente 1,000 simulaciones distintas fueron realizadas para calibrar y refinar este modelo. Sin embargo, esta estimación para el evento de mineralización no es única, se ha determinado que existe más bien una amplia combinación de variables con el potencial de replicar la formación del depósito epitermal de Patricia, la más crítica y necesaria es la circulación de fluidos que aportaran metales al sistema. La distribución de la permeabilidad de la roca de caja, y la presencia de contrastes de permeabilidad entre rocas intactas y fracturadas ejercieron un control de primer orden en la distribución y concentración de esta mineralización en fracturas. Finalmente, los factores que permitieron la formación del depósito de Zn-Pb-Ag Patricia, fueron primero una distribución de permeabilidad favorable para la formación de un sistema geotermal, luego la presencia de estructuras, capaces de canalizar los fluidos hidrotermales ascendentes y formar una zona de mezcla eficiente de fluidos, estas condiciones no hubieran sido suficientes para formar el depósito sin el ingreso de un fluido enriquecido en metales al sistema, este fluido fue en definitiva el factor crítico para la formación del depósito de Patricia.