SERVICIO GEOLÓGICO MEXICANO

Presentación del tema: "SERVICIO GEOLÓGICO MEXICANO"— Transcripción de la presentación:

1 SERVICIO GEOLÓGICO MEXICANO
gerencia de hidrogeología y geología ambiental “ CARACTERIZACIÓN HIDROGEOQUÍMICA EN SALMUERAS DE ORIGEN TERMAL. ” ING.PEDRO RUBÉN MIRELES CALIXTO OCTUBRE 2015

2 RECEPCIÓN 2012 oBJETIVO identificar las características hidrogeoquímicas de las salmueras geotermales involucradas en los diferentes procesos de generación de energía, desde pozos de extracción e inyección, así como albercas de enfriamiento y cristalización, para lo cual se realizó un muestreo de agua y sedimentos. Se tomaron diecinueve muestras de sedimento en el CAMPO GEOTÉRMICO CERRO PRIETRO (CGCP) y cuatro en el CGTV, a su vez fueron colectadas nueve muestras de agua en el CGCP y seis en el CAMPO GEOTÉRMICO TRES VIRGENES (CGTV). Los análisis se llevaron a cabo en el Centro Experimental Chihuahua del Servicio Geológico Mexicano.

3 Campo Geotérmico Cerro Prieto
Ubicación: El Campo Geotérmico de Cerro Prieto, se localiza en el Valle de Mexicali, aproximadamente a 35 km al sureste de la Ciudad de Mexicali, B.C. y 1.5 km al W del Ejido Nuevo León Localidad: Campo Geotérmico de Cerro Prieto (CGCP), de Comisión Federal de Electricidad. actualmente tiene una capacidad de generación geotermoeléctrica de 720MW, ocupando el primer lugar de producción a nivel nacional. CGCP es el segundo campo geotérmico más grande del mundo Es un yacimiento geotérmico líquido-dominante. Se encuentran en promedio de 168 pozos en producción continua. Producen más de 52 millones de toneladas de vapor al año, a una tasa de 6 mil toneladas de vapor por hora (t/h). Existe una celda de evaporación construida sobre una superficie de 14 kilómetros cuadrados, y con 15 pozos inyectores RECEPCIÓN 2012

4 Contexto geológico Cuaternario Holoceno Areniscas y Conglomerados
Pleistoceno - Holoceno Riodacita-Andesita Mioceno-Plioceno y 100 mil años Andesita Dacita Cretacico Inferior a 102 Ma Graniticas – Granodioritas Tonalitas Falla Michoacan Falla Imperial El complejo volcánico de Cerro Prieto, es considerado de tipo cónico o vesubiano, con al menos cinco fases eruptivas y múltiples intrusiones riodacíticas. Tectónicamente, el CGCP se localiza en la porción sur del Salton Trough, una cuenca de rift en desarrollo parcialmente llenada por sedimentos. El CGCP, se ubica en una cuenca transtensional (pull-appart) producto del desplazamiento de las fallas laterales derechas Cerro Prieto e Imperial con dirección NW-SE, que forman parte del sistema tectónico de fallas transformantes de San Andrés, que se extiende desde el Golfo de California en una serie de fallas escalonadas (Lippmann et al., 2004). Falla Cerro Prieto

5 Sección geológica-estructural SW-NE del Campo Geotérmico de Cerro Prieto (Modificado de Lira, 2005).
B C D La geología del subsuelo del CGCP, comprende al menos cuatro sucesiones litológicas: Unidad D; constituida por basamento granítico, profundizando a más de 4,000 m. Unidad C; formada por sedimentos consolidados de tipo continental, depositada en forma lenticular y en un ambiente deltáico, constituida por una alternancia de areniscas, limolita, lutita, pizarras y argilita, tiene espesor entre 2,500 y 3,000 m. Unidad B; formada por lodolitas de un espesor que varía de 1 hasta 800 m, forma la capa sello sobre el yacimiento geotérmico. Unidad A; compuesta por sedimentos no consolidados, a los que se les ha asignado una edad cuaternaria, está formada por arcilla, limo, arena y grava en forma repetitiva y alternante, con espesores de entre 500 y 800 m

6 Sección Modelo hidrogeológico SW-NE del Campo Geotérmico de Cerro Prieto
(Modificado de Gupta, 2007). Dentro del CCGP, se identifican tres reservorios principales: i) el alfa, con profundidades de m., ≤310°C; ii) el beta, debajo de los 1600 m y con rangos de temperatura de °C, profundizándose aún más hacia el este del Campo, iii) el gamma, por debajo de los 3300 m de profundidad El yacimiento del CGCP, es un sistema caliente (>300°C), líquido-dominante. En la sucesión sedimentaria se han identificado minerales que dan una respuesta al incremento de la temperatura. zona diagenética de baja temperatura zona de ilita-clorita, por arriba de los ~150°C zona de silicatos calco-alcalinos, por arriba de los ~230°C zona de biotita, por arriba de los ~325°C).

7 Modelo Conceptual Hidrogeológico del CGCP
Estudios isotópicos muestran que el fluido en el CGCP se originó de una mezcla de una salmuera hypersalina con aguas del Rio Colorado y por agua de mar. Esta mezcla de sales de una salmuera oceánica y en mayor proporción de agua derivada del Río, fue calentada a cerca de condiciones críticas por intrusiones ígneas. Al ascender, la salmuera caliente se enfría nuevamente y se mezcla con fluidos de agua meteórica aportada por el río. La composición de la salmuera cambia, incrementando su contenido en Li, K, y SiO2 y por la perdida de Mg, Ca, y SO4. Lo anterior da como resultado de alteraciones metasomáticas en la roca (albitización), precipitación mineral (clorita y anhidrita) y solución (cuarzo). Falla Cerro Prieto Falla imperial Deuterio en aguas (σD=-94 a -98‰) son más cercanas a las del agua del Rio Colorado (σD=-107±2 ‰) Agua de mar (σD=0‰),

8 Consideraciones hidrogeoquímicas en la salmuera del Campo Geotérmico de Cerro Prieto
Análisis Climatológico. Estaciones climatológicas SMN Bataquez (2003), Delta (2011), Colonia Marina (2137) Ejido Islitas (26277) Evaporación media anual y Evapotranspiración: Se establece una evaporación media anual de 2,310 mm anuales se determinó una evapotranspiración media anual (ETR) de 2025 mm.

9 Muestreos en salmuera

10 Muestreos de salmuera

11 Muestreos de salmuera CP-004

12 Interpretación de resultados
Diagrama tipo Piper Diagrama tipo Schoeller-Berkaloff Sodico-Clorurada

13 Resultados de Laboratorio
Ag = PLATA, Al = ALUMINIO, As = ARSENICO, Au = ORO, B = BORO, Ba = BARIO, Be = BERILIO, Bi = BISMUTO, Ca = CALCIO, Cd = CADMIO, Co =COBALTO, Cr = CROMO, Cu = COBRE, Fe = FIERRO. Hg = MERCURIO K = POTASIO Li = LITIO Mg = MAGNESIO Mn = MANGANESO Mo = MOLIBDENO Na = SODIO, Ni = NIQUEL, P = FÓSFORO, Pb = PLOMO, Sb = ANTIMONIO, Sc = ESCANDIO, Se = SELENIO, SiO2 = DIOXIDO DE SILICIO. Sn = ESTAÑO Sr = ESTRONCIO, Te = TELURIO, Ti = TITANIO, Tl = TALIO, U = URANIO, V = VANADIO, W = TUNGSTENO Zn =ZINC. F- = FLUORURO Cl- = CLORURO NO3- = NITRATOS SO4 = SULFATOS.

14 Muestreo de sedimentos Coloides fase semisolida y liquida

15 Muestreos en salmuera

16 Muestreo de sedimentos
CP-001-Q CP-001-X CP-005-Q CP-005-X CP-002

17 Muestreo de sedimentos

18 Resultados de análisis de coloides en el CGCP
Análisis por difracción de rayos-x (DRX) Las principales especies minerales son: silvita (KCl) y halita (NaCl) que ocurren en proporciones mayores al 25% yeso (CaSO4.2H2O), y cuarzo (α-SiO2) con cantidades menores (1 a 10%) Silvita es el mineral predominante en las muestras CP-001X a CP- 003X, CP-005X y CP-006X, CP-008X, CP-010X y CP-011X, mientras que la halita domina en CP-004, CP-007, CP-009, y CP-014B. En las muestras que predomino el contenido de cloruros, los minerales traza asociados son: biotita, tridimita, hematita, calcita, y dolomita. Altas proporciones de sílice (α-SiO2), ocurren en CP- 012X, CP-013X, CP-014AX, y CP-015X (α-SiO2 ~44%). De manera contrastante, destaca en CP-014AX, abundante caolinita y otros aluminosilicatos, con subordinada presencia de cloruros y sulfatos. Difractograma característico de muestras de coloide en lagunas de enfriamiento y desecación en el Campo Geotérmico de Cerro Prieto.

19 Resultados de laboratorio de coloides en el CGCP

20 Campo Geotérmico Tres Virgenes
El Campo Geotérmico Tres Vírgenes (CGTV) se localiza en la porción norte del estado de Baja California Sur, a 34 Km de Santa Rosalía. En los limites de la Reserva Biosfera el Viscaino

21 Contexto Geológico EL CVTV se levanta sobre un basamento cristalino compuesto de granodiorita de biotita del Cretácico superior, con edades de 99.1 ± 0.8 Ma, y 81 a 84 ± 4 Ma, misma que pertenece al Cinturón Batolítico Cretácico, y que no aflora en el área de estudio, pero que ha sido cortada en los pozos geotérmicos, y observado como xenolitos en varios depósitos más jóvenes. Le sobreyacen rocas volcanosedimentarias del Mioceno superior del Grupo Comondú (Andesita Santa Lucia), el Basalto La Esperanza (7.64 ± 1.16 Ma). Rocas volcánicas y epiclásticas del Plioceno tardío a Pleistoceno de las calderas de Reforma ( Ma) y Aguajito ( Ma) El Viejo El Azufre El CVTV consiste de tres aparatos volcánicos, El Viejo aparato más antiguo localizado en el extremo NE El Azufre se localiza en medio La Virgen al SW, indicando una migración de la actividad volcánica hacia la trinchera. El Viejo se formó mediante la extrusión de varios domos y lavas dacíticos y sufrió el colapso de su flanco norte produciendo una avalancha de escombros hacia el arroyo. El Azufre, se formó de la misma manera con la destrucción de su domo central, el emplazamiento de flujos piroclásticos de bloques y cenizas a su alrededor, y la emisión final de su domo central (Macías y Jimenez, 2013) Lavirgen

22 El CVTV está emplazado en un sistema de fallas laterales derechas con dirección NW-SE asociado a la apertura del Golfo de California. Este sistema genera fallas de ángulo bajo que se comportan como fallas derechas (Sistema Bonfil), y fallas de alto ángulo que se relacionan con una zona de transtensión, responsable de la formación del CVTV (Falla lateral izquierda Cimarrón). Los fluidos geotérmicos del yacimiento del Campo Geotérmico Las Tres Vírgenes (CGTV), están alojados en rocas de tipo intrusivo (granodioritas), sobreyacidas por rocas vulcanosedimentarias y volcánicas El yacimiento geotérmico de Las Tres Vírgenes es un sistema líquido-dominante, en el cual la salmuera producida por los pozos es de carácter clorurado-sódico. El sistema agua-roca se encuentra en equilibrio a una temperatura de 280°C (González et al., 2001). El CGTV tiene una capacidad de generación geotermoeléctrica de 10MWe

23 Consideraciones Climáticas
Para documentar las condiciones climáticas de la zona que rodea al Campo Geotérmico Tres Vírgenes, fueron considerados datos de la estación El Mezquital (3148) (Figura 39), y datos del Servicio Meteorológico Nacional (SMN) en un periodo de análisis de datos de 49 años ( ). Debido a lo aislado de la región, no fue posible involucrar una segunda estación para considerar datos medios. Temperatura media anual 21 Precipitación mm Evaporación Media Anual 2310 mm

24 Trabajo de campo- colecta de muestras
En el CGTV el agua excedente, que se extrae de cada pozo, previo a su reinyección, se le agrega ácido sulfúrico al 98 %, para evitar que se precipiten algunos elementos y se obstruyan las tuberías. Las muestras TV-001 a TV-004, se tomaron antes de pasar por dicho proceso de acidificación, mientras que la muestra TV-005, fue tomada en la fase de inyección de agua al subsuelo, representando una mezcla de las muestras iniciales. Finalmente la muestra TV-006 se tomó al norte del campo geotérmico, en un manantial termal, en el cual se observa la presencia de cristales de azufre. TV-003 TV-001, TV-001-Q/X y TV-002-Q/X TV-003-Q/X TV-004-Q-X

25 Trabajo de campo- colecta de muestras

26 Muestreo de salmuera cgtv
Comportamiento de iones mayores de muestras de salmuera del CGTV, representados en diagrama tipo Schoeller-Berkaloff Clasificación hidrogeoquímica de muestras de salmuera del CGTV

27 Resultados de Laboratorio
Distribución de concentraciones de elementos analizados en muestras de agua del CGTV. Resultados de análisis químicos de muestras de sedimento de la anomalía térmica El Azufre.

28 Comparación de los resultados de hidrogequímica entre ambos campos geotérmicos
Los elementos químicos analizados, tanto en el Campo Geotérmico Cerro Prieto, como en el Campo Geotérmico Tres Vírgenes, tienen comportamientos similares. Con excepción de algunos elementos como el vanadio, bario, cobalto, fierro y selenio, cuyas concentraciones son menores en Tres Vírgenes, mientras que elementos como el arsénico y boro, tienen concentraciones mayores que las determinadas en el Campo Geotérmico Cerro Prieto. La tendencia en el comportamiento de iones mayores es similar en ambos campos geotérmicos, mantienen una tendencia general semi-paralela entre las concentraciones de elementos como calcio, magnesio, sodio, cloruros, sulfatos y bicarbonatos, presentando concentraciones mayores en todos los casos en el Campo Geotérmico Tres Vírgenes.

29 En condiciones generales, es factible considerar una composición de la salmuera similar en el caso de ambos campos geotérmicos, sin embargo, procesos geológicos locales han permitido diferenciar su grado de evolución, mismos que se evidencian, por ejemplo, en un grado mayor de salinidad en el campo Cerro Prieto en función de las mediciones de conductividad eléctrica, mientras que en Tres Vírgenes se detecta una mayor evolución de los sistemas de flujo regionales en función de las concentraciones de sodio y cloruros. El comportamiento de los elementos analizados en ambos campos geotérmicos muestra cierta afinidad En los salares de Uyuni, Silver Peak y Atacama se mantienen relaciones de 1/21.5, 1/1.5 y 1/6.4, respectivamente, mientras que en el CGCP la relación promedio es de 1/0.072 Comparación entre la concentración de litio en algunas salmueras y los resultados de muestreos en el CGCP. Concentración (g/l) de algunas salmueras donde se extrae litio y los puntos muestreados en CGTV.

30 El valor máximo de litio (22
El valor máximo de litio (22.24 mg/lt), ocurre en la muestra CP-002, tomada cerca de un pozo de inyección I-9 (Fig.8). El promedio general de litio en la salmuera es de mg/lt. La concentración de litio en las muestras de agua, varía entre y mg/l en los pozos de extracción, mientras que en el pozo de inyección, el cual representa una mezcla del agua extraída antes de su inyección, se mantiene un valor de mg/l

31 Comparación de los resultados de hidrogequímica con otros campos geotérmicos

32 Conclusiones La concentración de litio reportada en el coloide obtenido de las salmueras geotermales indica valores, en promedio de 245 ppm, con mínimos de 8 ppm y máximos de 1442 ppm, para la salmuera liquida la concentración va de a g/l. Las concentraciones de litio en la salmuera varían de a g/l, con relación promedio litio/magnesio de 1/0.72. Esta proporción es importante porque disminuye considerablemente los costos del proceso metalúrgico para obtener carbonato de litio. Actualmente, se dispone de más de 70 millones de toneladas de salmuera asociadas al vapor. Las concentraciones de litio en la salmuera analizada del CGTV de a g/l; similares a las de Cerro Prieto, mientras que la relación litio/magnesio conserva un promedio de 1/ Debido al proceso de generación geotermoeléctrica en el CGTV, la salmuera no es circulada por lagunas de enfriamiento o cristalización, sino que se reinyecta al subsuelo. Para beneficiar el litio de la salmuera por el proceso de evaporación, se requeriría construir celdas de evaporación. La construcción de celdas de evaporación afectaría un área en la superficie, lo cual podría crear un impacto desfavorable en términos de percepción social- entorno ambiental. El CGTV se ubica en el sector oriental de la Reserva de la Biosfera El Vizcaíno, lo cual condiciona al presunto proyecto de beneficio de compuestos de litio al plan de manejo de dicha Reserva desde el momento de construir lagunas de evaporación.

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