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

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Puebla de Zaragoza, octubre de 2017

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

ZONA DE ESTUDIO

MATERIALES Y MÉTODOS

RESULTADOS

CONCLUSIONES

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