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HIDROQUÍMICA Y GEOTERMOMETRÍA DE LOS
MANANTIALES TERMALES DE IXTAPAN DE LA SAL Y
TONATICO (ESTADO DE MÉXICO)
Autores:
Martínez-Florentino Teresa Ana Karen 1, Ma Vicenta Esteller 1, José Luis Expósito 1
Eloisa Dominguez Mariani 2
1 CIRA-Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma del Estado de México2 Universidad Autónoma Metropolitana – Unidad Lerma
Logo de Dependencia, Institución, Empresa
Puebla de Zaragoza, octubre de 2017
El agua subterránea
Los estudios hidroquímicos, permiten entender los procesos del agua subterránea y la interacción con el medio geológico.
Es empleada para consumo humano, industrial, agrícola y energético.
• Pozos• Manantiales
• Recreativo • Terapéutico • Energético
• Estratos sedimentarios• Ambientes volcánicos
Agua termalUso Proviene
INTRODUCCIÓN
En México las investigaciones se han enfocado principalmente en campos geotérmicos (Los Azufres Mich., LosHumeros Pue, Cerro Prieto BC ,Los cerritos BC ).
En México se han identificado 918sistemas geotérmicos de intermedia-baja temperatura, el 5% de estossistemas tienen temperaturas entre 36 y60 °C.
En el Estado de México
Ixtapan de la Sal-Tonatico(Importancia Económica)
INTRODUCCIÓN
Fisiográficamente, la zona se ubica en el límite entre FVT y la Sierra Madre del Sur.
Ixtapan de la Sal-Tonatico
En relación con la precipitación media anual es de 1,136 mm con una concentración del 75% en los meses de junio a septiembre.
Laguna VerdeLa temperatura oscila 25 y 27 °C.
El elemento más antiguo lo compone el complejo Metamórfico.
El segundo elemento, consiste en rocas calizas laminadas de color gris (Periodo Cretácico).
El tercer elemento constituido por una secuencia de depósitos derivados de rocas volcánicas. Además de Travertinos y Aluvion
Balneario Municipal de Ixtapan de la SalLa temperatura 36 hasta 39 °C.
Balneario Municipal de TonaticoLa temperatura va de 35 y 37 °C.
El Obispado - OlincalliPosee una temperatura entre 34 y 36 °C
IxtamilLa temperatura de 33 a 36 °C
ZONA DE ESTUDIO
Realizar un estudio hidroquímico de las manifestacioneshidrotermales de Ixtapan de la Sal y Tonatico , con el finde conocer sus características físico-químicas y realizaruna evaluación geotermométrica.
Paso 1
Recopilación de bibliografía
Paso 2
Integración geológica, hidrológica
Paso 3
Inventario, muestreo y medición in situ.
Paso 4
Análisis fisicoquímicos de muestras.
Paso 5
Interpretación hidroquímica y geotermometría
MATERIALES Y MÉTODOS
• Consulta deinvestigacioneshidrotermales.
• Rasgosgeológicos,hidrológicos,usos del suelo,entre otros.
• Características de los manantiales
• Entorno hidrológico y geológico
• Ubicación
• Cationes • Aniones
a) Propiedades fisicoquímicas
Base de datos
Gráficas
-Datos de campo-Concentraciones de iones mayoritarios minoritarios
Error electronegatividad
Error <5%
• Diagramas triangulares(FAMILIAS DE AGUA)
b) Geotermómetros
c) Índice de Saturación
Interpretación hidroquímica
a) Propiedades fisicoquímicas
Geotermómetro
Interpretación hidroquímica
Estimar la temperatura del reservorio.Importancia
b) Geotermómetros
c) Índice de
Saturación
Son ecuaciones analíticas(temperatura y química)
Consideraciones
1. La interacción agua-roca en función de la temperatura .
2. Suministro de especies minerales .3. La reacción alcanza el equilibrio en
el reservorio.4. No ocurre un reequilibrio cuando el
agua sale del acuífero.5. No ocurre mezcla entre aguas ni
dilución durante la circulación.
a) Propiedades fisicoquímicas
Interpretación hidroquímica
Para estimar la temperatura de los sistemas geotermales con base en la temperatura en que las fases minerales se encuentran en equilibrio (IS=0)
Índice de saturación
b) Geotermómetros
c) Índice de Saturación
El IS indica si una solución está en equilibrio con la fase sólida o si es sobresaturada (+0.2) subsaturada (-0.2)en relación con la fase sólida
Constantes de equilibrio
Indica
Equilibrio multimineral
• Mayo TDS superior a 7000 mg/L
• Agosto TDS ≈6000 mg/L.
• Temperatura: Laguna Verde (M1) inferior de 30°C.
a) Aspectos generales de la hidroquímica
RESULTADOS
80 60 40 20 20 40 60 80
20
40
60
80
20
40
60
80
20
40
60
80
20
40
60
80
Ca Na+K HCO3+CO3 Cl
Mg SO4
<=Ca + M
g
Cl +
SO
4=>
M3-A
M1-A
M1-E
M1-J
M1-M
M2-A
M2-E
M2-M
M3-E
M3-J
M3-M
M4-A
M4-E
M4-J
M4-M
M5-E
M5-J
M5-M
M2-J
M3-A
M1-A
M1-E
M1-J
M1-M
M2-A
M2-E
M2-M
M3-E
M3-J
M3-M
M4-A
M4-E
M4-J
M4-M
M5-E
M5-J
M5-M
M2-J
Diagrama de Pipper
Aguas Cloruradas Sódicas
Cl2000 mg/L
a) Aspectos generales de la hidroquímica
Esta clasificación permite interpretar los procesos que ha sufrido el fluido geotermal en su ascenso.
- Aguas clasificadas como “maduras” - Aguas periféricas- Posible proceso de mezcla entre un agua
clorurada y un agua bicarbonatada
Iones mayoritarios
Diagrama de Giggenbach
Las aguas cloruradas neutras (mature waters) indican fluidos geotermales bien equilibrados.
Las aguas sulfatadas (volcanic waters) es común encontrarlas en sistemas geotermales volcánicos.
Las aguas bicarbonatadas (peripheral waters) representan aguas de reciente infiltración.
b) Geotermómetro: Sílice
SiO2: No presentan un equilibrio con los minerales de sílice.
• Calcedonia (50°-250°C)• Cristobalita α (100-250°C) • Sílice amorfa • Cuarzo < 180°C
Solubilidad de los minerales de sílice es controlada por la temperatura
Un método para evaluar el grado de equilibrio agua roca que ha alcanzado el fluido.
• equilibrio total• parcialmente equilibrado e• inmaduro
Permite la evaluación simultánea de los efectos de la disolución de roca y del equilibrio en el sistema.
DiagramaTriangular Na-K-Mg
b) Geotermómetro: cationes
Se encuentran cercanas al extremo de Mg: por lo que presentan un mayor grado de dilución.
Las muestras no están equilibradas.
IDAmorphous
Silica
Alpha
Cristobalite
Beta
Cristobalite
Chalcedony
conductive
Quartz
adiabaticNa-K-Ca
Na-K-Ca
Cor-MgK/Mg
M1-M -38 23 -22 41 77 188 100 108
M2-M -39 22 -22 40 76 186 100 106
M3-M -34 29 -17 47 82 186 105 108
M4-M -35 27 -18 46 81 187 100 107
M5-M -38 23 -22 41 77 188 102 108
M1-A -41 21 -24 38 75 186 100 106
M2-A -34 28 -17 47 82 186 107 108
M3-A -33 30 -16 48 83 185 101 105
M4-A -38 23 -22 41 77 185 104 107
M1-E -43 18 -26 36 73 198 104 111
M2-E -35 27 -18 45 81 187 101 107
M3-E -34 28 -17 47 82 188 101 106
M4-E -40 21 -23 39 75 188 97 105
M5-E -40 21 -24 39 75 187 108 109
M1-J -34 28 -17 46 82 184 106 105
M2-J -34 28 -17 46 82 184 107 105
M3-J -38 24 -21 42 78 184 102 103
M4-J -33 29 -16 48 83 184 106 104
M5-J -35 28 -17 46 81 184 108 105
Geotermómetros de Sílice: no presentan un equilibrio con los minerales de síliceK2/Mg : responde rápidamente a reequilibrios del agua: 111-103 °CNa-K-Ca corregido: estimar temperatura y condiciones de equilibrio: 97-108 °C
b) Geotermómetros
Confiables:(Na-K-Ca) y (K-Mg) sonconfiables entre 90 y 150°C
Geotermómetros químicos :temperatura en profundidad
en un sistema geotérmico .
c) Índice de Saturación
Minerales
• Carbonatada
– Calcita
– Dolomita
• Sílice
– Cuarzo
– Sílice gel
• Otros minerales
– Celestina
– Estroncianita
Sobresaturados Precipitación
Subsaturados Disolución
-3
-2
-1
0
1
2
3
20 40 60 80 100 120 140 160 180
IS L
og
(Q/K
)
Temperature (°C)
M4- Enero
-3
-2
-1
0
1
2
3
20 40 60 80 100 120 140 160 180
IS L
og
(Q/K
)Temperature (°C)
M3- Enero
-3
-2
-1
0
1
2
3
20 40 60 80 100 120 140 160 180
IS L
og
(Q/K
)
Temperature (°C)
M2- Enero
-3
-2
-1
0
1
2
3
20 40 60 80 100 120 140 160 180
IS L
og
(Q/K
)
Temperature (°C)
M1- Enero
-3
-2
-1
0
1
2
3
20 40 60 80 100 120 140 160 180
IS L
og
(Q/K
)
Temperature (°C)
M5- Enero si_Calcite
si_Celestite
si_Dolomite
si_Quartz
si_Chalcedony
si_Silicagel
si_Cristobalite
si_Strontianite
c) Índice de Saturación
Este método estima las temperaturas a través del equilibrio entre el fluido y minerales en funcion de la temperatura.
Indica la temperatura del último equilibrio con la roca.
• La temperatura del agua se encuentra alrededor de los 30-37° C.
• Según el diagrama de Pipper el agua termal es del tipo es Cl-Na.
• Según el diagrama ternario de Giggenbach, es agua madura mezclada con aguabicarbonatada.
• Los geotermómetros que mejor se ajustaron son los de cationes (Na-K-Ca corregidoMg). La temperatura es de 100-108 °C
• La minerales como celestina indica la presencia roca sedimentaria evaporítica y laestroncianita indican que es un sistema termal de baja temperatura en calizas.
• IS de los diferentes minerales indican una temperatura probable de equilibrioalrededor de los 120- 140°C.
• La similitud en la química de las muestras analizadas indica que es un mismosistema termal.
CONCLUSIONES
• Universidad Autónoma del Estado de México Proyecto 3716
• Ayuntamiento de Ixtapan de la Sal y Tonatico
AGRADECIMIENTOS
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