Caracterización petrológica de los sistemas hidrotermales en la zona volcánica sur andina (38 - 41ºS), Chile. Potenciales implicancias en la permeabilidad.

Abstract

El área de estudio situada en la Zona Volcánica Sur (ZVS), entre las coordenadas 38°00´-41°00´ latitud sur, y los 72°30´-70°48´ longitud oeste, posee alrededor del 30% de las fuentes termales de Chile. Las unidades geológicas dominantes son rocas intrusivas asociadas al Batolito Norpatagónico meso-cenozoico, secuencias volcanosedimentarias meso-cenozoicas y depósitos volcánicos recientes. En el sector existe una estrecha relación espacial de primer orden entre la distribución de los volcanes activos de la ZVS y dos grupos de fallas con el desarrollo de sistemas geotermales: el Sistema de Falla Liquiñe-Ofqui (SFLO), un sistema activo ~NNE-SSW dextral, orientado favorablemente al régimen de stress global para la circulación vertical de fluidos geotermales; y las Fallas Transversales Andinas (ATF sus siglas en ingles), un grupo de fallas de orientación ~NW-SE sinestrales, asociada a discontinuidades de larga vida del basamento andino y desorientadas con respecto al régimen de deformación. En general, estos sistemas determinan los principales controles de los sistemas geotermales en el área, la fuente de calor y la permeabilidad. El objetivo de este trabajo es establecer una caracterización petrológica en las rocas de las principales manifestaciones termales de la ZVS entre las latitudes previamente mencionadas e identificar el rol que cumple la permeabilidad de éstas en la circulación de fluidos en los potenciales sistemas geotermales. Para ello, fueron seleccionadas diez áreas de surgencia de las fuentes termales (Pemehue, Malleco, Molulco, Menetué, Geométricas, Coñaripe, Hipólito Muñoz, Cerrillos, Chihuío y Palguín) en campañas de terreno previas a la realización de este trabajo, con el fin de aportar el material litológico necesario para los procedimientos analíticos. Estos consistieron en una descripción petrográfica con microscopía óptica convencional y un análisis de difracción de rayos X (DRX), para luego llevar a cabo ensayos experimentales para estimar propiedades petrofísicas fundamentales en la descripción del medio poroso como la porosidad, además de absorción y densidad aparente. Las muestras analizadas son particularmente rocas intrusivas de composiciones dioríticas a graníticas y rocas volcánicas andesíticas y andesíticas-basálticas. Para el primer caso se observó textura fanerítica con minerales primarios característicos de este tipo de rocas (cuarzo y feldespatos) mayormente microfracturados, además de biotita, anfibol, olivino y algunos piroxenos. Los minerales de alteración corresponden a epidota, clorita, calcita, arcillas, ocurriendo diseminados, pero también en vetillas. Por otro lado, las rocas volcánicas registraron texturas porfídicas de primer orden, junto a texturas vesiculares, hialopilíticas, vitrofídicas y localmente glomeroporfídicas en masas fundamentales, con una mineralogía primaria de plagioclasas, algunos piroxenos y anfíboles. La mineralogía secundaria mostró asociaciones de alteración propilítica y argílica intermedia. Las muestras plutónicas reportaron bajos valores de absorción en el rango de 0,1-0,7%, mientras que las volcánicas tuvieron valores más altos (1,32-1,86%), con excepción de Malleco y Molulco, con valores cercanos a los ejemplares intrusivos. Comportamiento similar ocurrió con la densidad aparente (mayor para intrusivas y menor para volcánicas) y porosidad (menor para intrusivas y mayor para volcánicas), manteniendo las excepciones previas. Análisis de correlaciones binarias entre estas propiedades y aspectos petrográficos demostraron una compleja interacción entre ellas, donde, a escala microscópica, el tamaño de grano, texturas, mineralogía de alteración, ocurrencia, microfracturamiento, juegan un papel crucial a la hora de determinar la favorabilidad de permeabilidad. La influencia de las redes de fallas y fracturas que afectan a estas rocas es vital para comprender el comportamiento de la permeabilidad, por lo que se analizaron rangos cuantificados previos de permeabilidad en rocas de la ZVS a diferentes grados de presión confinante, simulando zonas de fallas a mayores profundidades. Estos rangos de valores arrojados en estudios precedentes se correlacionaron para rocas intrusivas (~10-19) y ejemplares volcánicos (~10-20) analizados este estudio, donde aumentan la permeabilidad entre 3 a 7 órdenes de magnitud al aplicar presión confinante (~60 a 5 MPa), permitiendo asignar los sistemas geotérmicos a un mecanismo de flujo convectivo para rocas plutónicas y volcánicas de alta permeabilidad, y un flujo sobrepresurizado para rocas volcánicas de menor permeabilidad, que se encuentran afectadas por una capa argílica, aunque fomentado con la presencia de redes de fallas y fracturas interconectadas.