Firmas químicas e isotópicas de manantiales termales de la zona este-centro del Estado de Sonora, México: una nueva prospección de sistemas geotémicos promisorios de baja a media temperatura

Resumen

Se estudió geoquímicamente un sistema geotérmico promisorio de baja-media temperatura localizado en el Estado de Sonora (México). En el presente trabajo, se llevó a cabo un estudio geoquímico para entender las firmas hidrogeoquímicas de los manantiales termales. Con estos propósitos, se llevó a cabo una campaña de trabajo de campo para recolectar muestras de agua de doce manantiales termales localizados en cuatro zonas principales (NW, NE, C y S). Las muestras recolectadas se analizaron mediante métodos químicos e isotópicos para determinar sus principales rasgos químicos (elementos mayores y traza) e isotópicos (¹⁸O/¹⁶O y D/H). Usando las firmas químicas y un análisis geoquimiométrico de la composición del fluido y de los procesos de fraccionamiento se examinaron los procesos de empobrecimiento y enriquecimiento exhibidos por los elementos mayores y traza.

La clasificación hidrogeoquímica indicó la presencia de aguas de tipo sulfatadas-sódicas (Na-SO₄) en las zonas hidrotermales del Norte (NW y NE) y Sur; mientras que aguas bicarbonatadas-cálcico-magnésicas (Ca-Mg-HCO₃) se identificaron en la zona Central. Algunas aguas termales ubicadas en la zona NE se caracterizaron como bicarbonatadas sódicas (Na-HCO₃). Con relación a las firmas isotópicas de ¹⁸O/¹⁶O y D/H, cuatro muestras de agua de las zonas hidrotermales NE y C se ubicaron cerca de la Línea Meteórica Mundial; mientras que las ocho muestras restantes mostraron un desplazamiento tanto para los isótopos de oxígeno como para deuterio. Se identificó una línea de mezclado con un pequeño desplazamiento de δ¹⁸O, el cual se utilizó como una guía para discriminar aguas con una firma isotópica diferente.

A partir de un análisis geoquimiométrico basado en un algoritmo de detección/eliminación de valores discordantes y una prueba iterativa de ANOVA, la temperatura media del yacimiento predicha por los geotermómetros de solutos fue de 149±40 °C, la cual se consideró como la temperatura mínima del yacimiento. Como la mayoría de las aguas termales están fuera del equilibrio, las condiciones originales del yacimiento se corrigieron utilizando un modelo de mezcla, que estima una temperatura de equilibrio profundo de 210±11 °C. Como esta temperatura resultó considerablemente más alta que el valor promedio calculado por los geotermómetros, se refirió a ésta como una estimación optimista o como la temperatura máxima del reservorio geotérmico.

Utilizando 150 °C y 200 °C como los valores mínimos y máximos de la temperatura del yacimiento, se desarrolló un modelo de equilibrio basado en diagramas de estabilidad fluido-mineral. Se encontró un proceso de equilibrio entre las aguas termales locales y los sistemas minerales de albita-feldespato potásico y muscovita-prehnita-laumontita. Estos minerales se proponen como un conjunto mineral representativo del metamorfismo de bajo grado, que parecen indicar que se alcanzó el equilibrio de los fluidos geotérmicos con las rocas volcánicas intermedias a ácidas de la Formación Tarahumara.