Estudio de la desgasificación difusa de co2 y estimación de la energía térmica liberada en el área volcánico-hidrotermal del Cerro Blanco, puna Sur

Abstract

El sistema geotermal Cerro Blanco(SGCB, 26°S – 67°W), localizado en la Puna Austral, Noroeste de Argentina(Provincia de Catamarca) (Fig. 1A), está relacionado a la actividad magmáticadel Complejo Volcánico Cerro Blanco (CVCB). Este complejo consiste de unsistema de calderas anidadas (Seggiaro et al., 2000; Arnosio et al., 2005), deedad pleistocena media a holocena, y está constituido por domosriolíticos/riodacíticos y por depósitos piroclásticos (Báez et al., 2015). Lasmanifestaciones geotermales dentro del CVCB están localizadas en la zonacentral de la Caldera Cerro Blanco (CCB) y consisten en descargas de gasesfumarólicos que alcanzan temperaturas superiores a 97°C (Viramonte et al.,2005) y están compuestas principalmente por vapor de agua y CO2 conconcentraciones significativas de H2S, CH4 y H2(Chiodi et al., 2019). Aproximadamente 12 km hacia el sur de la CCB, en el áreatermal de Los Hornitos (LH), existen manantiales calientes y piscinasburbujeantes con composiciones Na+-Cl- (HCO3ˉ)y temperaturas superiores a los 67,4 °C. Chiodi et al. (2019) proponen uncontrol estructural en la surgencia de estas manifestaciones hidrotermalesasociadas al SGCB.Evaluacionespreliminares del potencial geotérmico a partir del estudio de manifestacionesfluidas (Chiodi et al., 2019) posicionaron al SGCB como uno de los sitios demayor interés para desarrollar investigaciones geotermales en el país. Deacuerdo con estos antecedentes, se realizó el primer estudio de desgasificacióndifusa de dióxido de carbono (CO2) a través del suelo en las áreashidrotermales de dicho sistema. Este consistió en la medición del flujo de CO2y temperatura del suelo con el objetivo de investigar el origen de la emisióndifusa de CO2, mapear la distribución espacial, cuantificar lacantidad de CO2 liberado diariamente desde la superficie investigaday cuantificar la energía térmica implicada en el proceso de desgasificacióndifusa. Los flujos de CO2 se midieron utilizando el método de lacámara de acumulación descripto en Chiodini et al. (1998) mediante un medidorde flujo marca West Systems®, con unsensor infrarrojo Licor 820 que opera en el rango de 0-20000 ppmy el mapeo y cuantificación de la salida de CO2 se elaboraron medianteel método estadístico de Simulación Gaussiana Secuencial utilizando el programaSGSIM (Deutsch and Journel, 1998). Latemperatura del suelo se midió a 10 cm de profundidad por medio de untermómetro portátil Hannah Hi98509 encada punto acompañando la medición de flujo de CO2. Debido a la gran extensión del áreade estudio, la investigación se desarrolló en dos escalas de análisisdiferentes. En primer lugar, se realizaron 67 mediciones del flujo de CO2y temperatura a lo largo de dos transectas que cruzan el CVCB (transecta CVCB)y el sitio termal LH (transecta LH), de 16 y 1 km de largo, respectivamente(Fig. 1A). En la primera se recolectaron 37 muestras cada 500 metros mientrasque en la segunda se recolectaron 30 muestras cada 50 metros. En ambastransectas se encontraron bajos valores de ambos parámetros. Solo un áreahidrotermal restringida (0.8 km2) presentó anomalías difusassignificativas en la transecta CCB, denominado CBa (Fig.1A) donde se realizó unmapeo detallado del flujo de CO2 y temperatura (Fig.1B y 1C). Paratal fin, se realizaron 135 mediciones de flujo de CO2 y detemperatura del suelo. Los resultados evidencian que el proceso dedesgasificación difusa en el sitio CBa produjo un rango relativamente estrechode valores de flujo de CO2 que están comprendidos entre <0.01 g m-2d-1 y >320 g m-2 d-1. La emisión total deCO2 a través de este sitio es de 187 kg d-1. A excepciónde CBa, ningún otro rasgo geológico intersectado por las transectas, tal comola Escarpa del Niño (EEN) o los bordes de la CCB, presentó anomalías de desgasificacióndifusa de CO2.En áreas volcánicas ladesgasificación de CO2 puede provenir de diversas fuentes tales comobiogénicas, hidrotermales y/o volcánicas. Para inferirlas, se llevó a cabo elmétodo gráfico estadístico (comúnmente abreviado como GSA por sus cifras eninglés, graphical statistical approach),sugerido por Chiodini et al. (1998). Esta metodología permite discriminarpoblaciones dentro de los datos de flujo de CO2. Los datos del áreaCBa se pueden modelar combinando dos poblaciones log-normales, denominadas A yB. La población A representa la población de flujo alto, que constituye el 12%de la muestra, y la población B está caracterizada por un flujo de CO2de dos órdenes de magnitud más bajo que el de A, y representa el 88% delconjunto de datos. Esto sugiere que la emisión difusa de CO2 estáalimentada por dos fuentes. Se reconocen una fuente de origen somero y una deorigen profundo. La primera, siendo la de mayor contribución, estaría asociadaa componentes tanto abióticos como bióticos del suelo. La segunda fuente, quepresenta una menor contribución, aportaría CO2 de origen profundo,derivado de la desgasificación de una fuente magmática. Para unacaracterización más precisa de las fuentes del CO2 difuso, espreciso un estudio isotópico del carbono del CO2, δ13C - CO2. Por último, sedeterminó la energía térmica involucrada en el proceso de desgasificación difusasegún el cálculo de Bini et al., (2019), cuyo resultado fue de 2.37 kJ/s.