Herramientas geoquímicas

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Introducción a la Geotermia

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Universidad Nacional Autónoma de México

Introducción a la Geotermia

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Este curso está enfocado en introducir a las técnicas de exploración en Geotermia a profesionistas (de todas las Ingenierías y Licenciaturas en Geociencias, Ambientalistas, Economistas y carreras afines) interesados en las energías limpias. Les proporcionará información científica y técnica sobre las bases y nuevas corrientes para fomentar el interés en la energía geotérmica. El curso incluye temas de frontera en Geología, Geoquímica, Geofísica aplicados a la Exploración de recursos geotérmicos, conceptos básicos de la geotermia y su utilización.

From the lesson

Geoquímica

En este módulo se ven las técnicas geoquímicas usadas para cumplir con los objetivos de la exploración superficial, en las que se efectúan los análisis de las aguas de los manantiales, las emisiones de las fumarolas, las descargas de gases y las aguas frías superficiales para hacer inferencias de las condiciones del sistema hidrotermal.

Exploración Geoquímica6:18

Herramientas geoquímicas6:57

Composición isotópica del agua geotermal7:39

Geotermómetros9:07

Gases en sistemas geotérmicos11:38

Meet the Instructors

Dra. Rosa María Prol Ledesma
Investigadora Instituto de Geofísica UNAM
Instituto de Geofísica

[MUSIC]

Bienvenidos de nuevo.

En el video anterior vimos cómo analizar aguas para analizar su

composición química, y además cómo podríamos expresar las

concentraciones de los diferentes componentes disueltos.

Ahora nosotros vamos a utilizar esa información para caracterizar el

sistema geotérmico y vamos a describir diferentes tipos de aguas.

[MUSIC]

Las aguas se van a clasificar de acuerdo a sus componentes principales.

Los iones principales son sodio, potasio, calcio y magnesio,

por los cationes y cloruros, sulfatos y bicarbonatos, por los aniones.

¿Y cómo vamos a saber cuál es el que predomina?

Para los cationes, nosotros agrupamos el sodio y el potasio

y separamos el calcio y el magnesio, así tenemos tres componentes principales.

Y lo que nosotros hacemos es ver cuál predomina,

sumando sus concentraciones y haciendo estas al igual a 100%.

Y posteriormente sacamos cuál proporción tiene cada uno de ellos.

En el caso de los amiones, tenemos los cloruros,

sulfatos y bicarbonatos, y hacemos lo mismo.

Inclusive podemos hacer unas gráficas triangulares, en los cuales se ve cuál es

el ion que predomina porque está más cerca del 100%, como se muestra en el esquema.

A partir de estas concentraciones,

nosotros sabemos que hay aguas cloruradas, sulfatadas o bicarbonatadas.

Además de las gráficas triangulares, nosotros podemos unir la información de

aniones, cationes, en unas gráficas que se llaman gráficas de Piper,

como se muestra en la figura y que son muy usadas en aguas subterráneas.

Para saber qué tipos de agua se tienen en diferentes acuíferos,

y los sistemas geotérmicos son acuíferos calientes.

También podemos graficarlas en lo que se llama gráficas Stiff,

donde tenemos la concentración de miliequivalentes.

Y la línea más larga es precisamente la que tiene mayor concentración, y se puede

ver cuáles son los cationes y aniones que predominan, como ven en la figura.

Estas gráficas son muy útiles para poder observar

procesos que tienen lugar cuando las aguas ascienden del yacimiento a la superficie,

y se mezclan y tienen otros tipos de alteraciones.

Por ejemplo, puede mostrarse una tendencia entre los diferentes

puntos y eso nos indica que puede estar llevando a cabo una mezcla entre

diversas componentes, como se muestra en la figura.

En los sistemas geotérmicos tenemos diversos tipos de agua.

En la tabla les mostramos cuáles son los tipos más comunes que vamos a encontrar en

los sistemas geotérmicos, donde también se caracteriza cada tipo de agua por su pH.

La presencia de diferentes manifestaciones termales en la superficie con diferentes

tipos de agua, nos da mucho la idea de lo que está pasando a profundidad

y nos sirve para definir un módelo conceptual del sistema.

Por ejemplo, aquí les mostramos un sistema geotérmico en un ambiente de topografía

plana y con las diferentes manifestaciones con diferentes tipos de agua,

que nos ayuda a hacer un modelo conceptual

de cómo es el ascenso de las aguas desde el yacimiento hasta la superficie.

En la siguiente tabla les mostramos algunas composiciones

de manifestaciones termales y de algunos pozos.

Como pueden ver, en los análisis de las composiciones químicas de manifestaciones,

tienen una composición mucho más diversa que la de los pozos, y eso es porque las

manifestaciones han tenido muchos procesos antes de llegar a la superficie.

Y en el caso de los pozos, están mostrando directamente del yacimiento.

[MUSIC]

Aquí vemos que el agua subterránea tiene un pH neutro y algunas

veces tiene pequeñas trazas de bicarbonato.

El agua clorurada puede tener un pH ligeramente ácido

a ligeramente alcalino y el cloruro es el ion dominante,

aunque puede tener bajas concentraciones de bicarbonato.

También la mezcla de agua clorurada con bicarbonatada tiene generalmente pH

neutro a alcalino y los iones predominantes son cloruro y bicarbonato.

Tenemos otro tipo de aguas que se llaman calentadas por vapor,

en el cual el mecanismo es que el vapor de los sistemas geotérmicos

sube por fracturas y se mezcla con un agua subterránea.

Entonces, el pH puede ser ligeramente ácido hasta neutro y los

iones dominantes son el sulfato, el bicarbonato con algunas trazas de cloruro.

Por otro lado tenemos aguas que son muy ácidas y, generalmente, son sulfatadas.

El pH es muy, muy bajo, de uno a tres, y el anión predominante es el sulfato.

Hay aguas sulfatadas cloruradas que son una mezcla de las aguas

típicamente cloruradas y las ácidas sulfatadas,

y entonces, los aniones principales son cloruro y sulfato.

Las aguas sulfatadas se forman por la oxidación de ácido sulfhídrico,

el H2S, que está presente en todos los sistemas geotérmicos

y esto genera altas concentraciones de sulfatos.

El agua bicarbonatada tienen un pH ligeramente ácido a neutro,

y el bicarbonato es el principal anión.

Las aguas carbonatadas se pueden formar por reacciones

del dióxido de carbono geotérmico, o por la presencia de estratos carbonatados.

También hay aguas cloruradas diluidas que se mezclan con aguas subterráneas

y da un pH aproximadamente neutro,

con principal ion cloruro y con algunas concentraciones de bicarbonato.

En general, el agua sódico clorurada es la que se tiene en un yacimiento que

ha alcanzado el equilibrio.

Como vimos,

en la composición química de las aguas termales nos ayuda saber muchos de los

procesos que tienen lugar en el yacimiento y en su ascenso a la superficie.

Y también nos pueden servir para hacer los modelos conceptuales.

Además de la composición química de las aguas nosotros debemos analizar su

composición isotópica, lo cual nos dará una cantidad importante de información

sobre el origen del agua y los procesos que también se llevan a cabo.

Esto lo veremos en el próximo video.

Así que los invito a que vengan a ver la composición isotópica del agua.

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