Hydrogeologische Untersuchungen der Geothermalfelder von Puyehue und Cordón Caulle, Chile

-Resumen extendido- Investigaciones realizadas en conjunto con la
Universidad de Chile, en las áreas geotermales activas entre Lago
Ranco y Lago Rupanco en el Sur de Chile (40.5ºS) han sido enfocadas
a establecer balances hídricos e hidroquímicos. Esta tesis muestra
los resultados de dos estudios de terreno realizados en las
temporadas enero-marzo 2001 y enero-febrero 2002, y una
investigación bibliográfica y recopilación de datos llevada a cabo
en Chile. Los cálculos del caudal total se basan en un cálculo
diferencial superficial entre el promedio de la precipitación y la
evapotranspiración potencial media anual. Con la aplicación de un
paquete geoinformático (GIS-Geographic Information System) y con el
uso de una base de datos disponibles, se ha podido establecer un
balance hídrico general de varias zonas dentro del área de
investigación. La cantidad de precipitación media anual es bastante
alta y alcanza desde un valor de 2000 mm/a en los valles hasta más
de 7000 mm/a en las cumbres. Sin embargo, la base de datos es
bastante pobre y las suposiciones sobre valores de precipitación en
altura están basados en una recopilación realizada durante cinco
años por la estación climática "Antillanca" perteneciente a la
CONAF a una altura de aproximadamente 1000 m.s.n.m. Como
consecuencia de fluctuaciones climáticas como ENSO por ejemplo, los
valores de precipitación pueden llegar a variar en rangos de miles
de milímetros por año. Un reporte climático de larga duración y
especialmente datos más precisos de las zonas elevadas son
esenciales para un balance hídrico detallado. La precipitación
media anual calculada, para toda la zona investigada es del orden
de 4300 mm/a mientras que la evapotranspiración potencial promedia
de 540 mm/a es sólo 1/8 de los valores de precipitación. Esto
significa, que la mayor parte de la precipitación está disponible
para el caudal. Los valores medios de caudal medidos en el área de
captación del Río Puleufú en la orilla noreste del Lago Rupanco
posibilitan una evaluación e interpretación de líneas de caudal
superficial llamadas hidrógrafos. Esto muestra que la posibilidad
de infiltración y la permeabilidad hidráulica parecen ser bastante
alta en las rocas volcánicas, geológicamente muy heterogéneas. La
precipitación media calculada en el área de captación es de
aproximadamente 5500 mm/a y la evapotranspiración potencial es de
480 mm/a. El caudal medio anual es aproximadamente 2800 mm/a
quedando asi, más de 2000 mm/a para la infiltración en las partes
profundas de las secuencias volcánicas y en el basamento intrusivo.
En este contexto, los grandes lagos Ranco, Puyehue y Rupanco
situados junto a los macizos volcánicos ejercen una importante
función como cauces principales de aguas subterráneas en esta zona.
Las cantidades de recargas de agua subterránea se han calculado
para diferentes áreas de captación. Especialmente las áreas de gran
altitud con escasa vegetación, grandes cantidades de precipitación
y capas muy permeables de lava en bloque, pómez y lapilli en la
superficie son probablemente las áreas de recarga mas importantes.
En el altiplano de Cordón Caulle (1300-1500 m s.n.m.) por ejemplo
casi toda la precipitación es infiltrada inicialmente. Eso
significa un valor extremadamente alto de recarga de aguas
subterráneas de mas de 200 l/(s·km²). Incluso parte de esta recarga
alcanza la superficie muy pronto en las vecindades del altiplano de
Cordón Caulle por medio de pequeñas fuentes y, en ocasiones, hacia
la parte terminal de coladas de lava con estructuras de túneles una
cierta cantidad queda disponible para la infiltración en niveles
más profundos. Localidads importantes para la recarga de sistemas
acuíferos profundos son, en este contexto, especialmente zonas
tectónicas compuestas por rocas intensamente fracturadas como
ocurre en la zona de Falla Liquiñe-Ofqui, complejos volcánicos y
fisuras así como en los alrededores de fisuras volcánicas. Aparte
del descenso del agua, estos localidads son también importantes
para la circulación de aguas termales. Los manantiales calientes
alrededor del macizo Antillanca están localizados cerca de los
valles y están relacionados con estructuras tectónicas. Las
fracturas y fallas parecen estar relacionadas a la zona de Falla
Liquiñe-Ofqui. Las características hidroquímicas de las aguas
superficiales y cercanas a la superficie, aguas subterráneas frías,
están por una parte compuestas por grandes cantidades de
precipitación con baja salinidad (conductividad eléctrica (eC) <
80 µS/cm) como resultado. Por otra parte, debido a la lixiviación
de cenizas volcánicas recientes y lapilli así como pómez con una
gran superficie de reacción y el desgaste intensivo de estos
depósitos por agentes atmosféricos, la cantidad de ácido silícico
disuelto en esta agua es moderadamente alta con valores de 15-40
mg/L. El principal tipo de agua sódica-bicarbonatada tiene un pH
entre neutro a ligeramente básico. En contraste, las
precipitaciones y el agua de deshielo muestran valores de salinidad
muy bajos con eC < 5µS/cm, un pH ligeramente ácido y excepto en
temporadas con entradas atmosféricas por erupciones volcánicas, no
hay una contaminación significativa debido a la polución del aire.
El análisis de muestras de suelo y sedimento con respecto a la
lixiviación, muestra gran capacidad potencial de intercambio
catiónico así como experimentos de lixiviación con agua destilada
(24h-batch) muestran una resolución de ácido silícico en valores de
hasta 12 mg/L. Sólo los ríos Nilahue y Contrafuerte al Norte del
volcán Puyehue con descargas de alrededor de 9.4 m³/s y 4 m3/s
respectivamente medidos en temporada de sequía tienen
significantemente alta salinidad (< 200µS/cm), debido a la
incorporación de aguas termales desde la parte SE del Cordón
Caulle. Incluso aun con la descarga de las aguas termales desde
Trahuilco que fluye directamente al Río Riñinahue, no se pudo
observar en el agua del río ningún aumento significativo de
salinidad debido a la extremadamente alta disolución con agua de
precipitación. Manifestaciones termales superficiales como
manantiales calientes, géiseres y fumarolas se concentran en el
Cordón Caulle al NE del volcán Puyehue, así como varios otros
manantiales calientes en los alrededores del macizo Antillanca como
las famosas Termas de Puyehue. El grupo volcánico activo Carán-Los
Venados, al NE del Cordón Caulle no muestra actividad geotermal
superficial alguna. La mayoría de las manifestaciones geotermales
en el Cordón Caulle están localizadas a lo largo de las fallas y
fisuras orientadas NO-SE, que representan los bordes de un graben
de 15 x 5 km en area. Actividad fumarólica relacionada con rocas
intensamente alteradas y la aparición de aguas de tipo
sulfato-ácidas están concentradas en la parte alta del altiplano
(1500 s.n.m.) en Las Sopas y Los Venados. La principal zona de
descarga de fluidos desde el Cordón Caulle está localizada en
Trauhilco (1000 s.n.m.) en el centro de la caldera Cordillera
Nevada y descarga varias decenas de litros por segundo a una
temperatura mayor de 90°C. Las aguas son del tipo alcalinas
bicarbonatadas y se observan depósitos silíceos alrededor de la
fuentes. Debido a la ausencia de aguas cloruradas en superficie la
aplicación de geotermómetros de sílice y catiónicos tiene que ser
tratada con cuidado porque el equilibrio agua-roca parece estar
ausente en los sistemas o al menos cuando las fuentes termales
tienen su origen en un reservorio en profundidad. Aplicando el
geotermómetro de cuarzo se calculan temperaturas de al menos 200°C
en el reservorio. Geotermómetros de gas parecen proporcionar una
información más fiable. Investigaciones isotópicas (18O, ²H)
indican que el agua es de origen meteórico local. Procesos de
evaporación ocurren en las fuentes termales del Cordón Caulle. Sólo
existe poco evidencia isotópica de procesos de interacción
agua-roca intensivos, y el desplazamiento de 18O de las muestras de
aguas termales es bajo. Concentraciones de tritio de 0.4-1.8 TU no
dan resultados inequívocos. Con la información existente el sistema
geotermal del Cordón Caulle representa un sistema dominado por
vapor donde el agua subterránea local es calentada a través de
vapor en ascenso. La condensación y oxidación del vapor así como
procesos de mezcla en el acuífero superior tienden a resultar en
una composición de las aguas termales de tipo bicarbonatadas y
sulfatada, explicando la ausencia de aguas cloruradas. En este
contexto, el afloramiento de aguas de tipo bicarbonatada con una
temperatura máxima de 70°C en la cima del Cordón Caulle cerca de la
pendiente noroeste del volcán Puyehue, tiene su origen en pequeños
niveles 'colgados' de agua subterránea calentada por vapor. La
química de las fuentes termales Termas de Puyehue-Antillanca es
diferente de aquellas del Cordón Caulle con respecto a pequeños
incrementos en el contenido de cloro, pequeñas variaciones en la
razón B/Cl y altas concentraciones de arsénico (varios cientos de
µg/L). Incluso muestras de agua potable "Agua Mineral Puyehue"
presentan concentraciones de arsénico de alrededor de 100 µg/L.
Además de estas diferencias geoquímicas, existe una larga distancia
geográfica y una diferencia de altura en la localización de fuentes
termales. Además la separación hidráulica de los acuíferos locales
y probablemente también de las zonas de descarga en las cercanías
del Río Gol Gol y del Lago Puyehue deben ser mencionadas. Esto
probablemente caracteriza dos flujos ascendentes y dos sistemas
separados. 1) El primero está situado debajo del rango del Cordón
Caulle con su principal descarga en el borde de un graben. 2) El
segundo, bajo el macizo Antillanca donde la descarga de fluidos
esta asociada a rasgos tectónicos en el basamento intrusivo.
Clasificaciones hidroquímicas muestran que todas las aguas termales
investigadas son inmaduras con respecto a su afinidad geotermal.
Incrementos en las concentraciones de boro y arsénico muestran
influencia de fluidos volcánicos y el joven desarrollo de los
sistemas geotermales. La presencia de sistemas dominados por vapor
en el Sur de Chile es diferente a la del Norte, donde predominan
los sistemas líquidos de alta entalpía en terrenos volcánicos
abruptos. En todo caso, la energía potencial de estos sistemas
dominados por vapor en el Sur promete ser muy alta.