Estudio sobre la emisión de ³He y flujo de calor en sistemas volcánicos-hidrotermalesimplicaciones para la exploración geotérmica

Abstract

En este trabajo se han calculado las emisiones difusas (no visibles) de 3He y 4He, así como la energía térmica liberada en varios sistemas volcánicos con el objetivo de demostrar la existencia de una relación directa entre los parámetros estudiados. Además, se ha propuesto una metodología para estimar mediante dos aproximaciones diferentes la emisión difusa de 3He y 4He hacia la atmósfera. Las áreas volcánicas emiten gran cantidad de volátiles a la atmosfera, en forma de emanaciones visibles y emanaciones no visibles (desgasificación difusa). El estudio de estos gases de origen endógeno nos da información sobre el movimiento de magma en el interior de la Tierra, ayudando a evaluar el estado de actividad volcánica del sistema, y por tanto, como predicción de señales de alerta temprana ante episodios de reactivación volcánica. En el caso de la exploración geotérmica, el estudio de los gases en la superficie nos puede ayudar a localizar reservorios geotermales en profundidad y estudiar sus condiciones físico-químicas, detectando zonas permeables que conectan con el sistema hidrotermal. Este trabajo se ha centrado en el estudio geoquímico de las emisiones difusas de He en sistemas volcánicos activos. El helio es un excelente indicador de la actividad magmática, lo que lo convierte en un gas ideal para investigar y delimitar la existencia de zonas de mayor permeabilidad y ascenso de fluidos de origen profundo hacia la superficie. Existen dos isótopos naturales del helio, el 3He y el 4He. El 4He se produce como partículas ¿ a partir de la desintegración radiactiva del 238U, 235U y 232Th y se produce principalmente en la corteza. En cambio, el 3He es primordial atrapado en el interior de la Tierra durante la formación del planeta y por lo tanto se encuentra acumulado en el manto terrestre. Por tanto, la medida de emisión de 3He refleja áreas conectadas a una fuente mantélica profunda. En áreas volcánicas en las cuales no existen emanaciones de gases visibles, la detección de los posibles yacimientos geotérmicos presenta una mayor complicación. Por ello, en este trabajo se propone que en áreas con una alta probabilidad de encontrar recursos geotérmicos donde no existan manifestaciones visibles, es posible realizar una estimación aproximada de la energía térmica asociada al reservorio mediante la medida del flujo difuso de 4He en superficie. Por lo tanto, valores anómalos de flujo de 4He sugieren que existe un área preferencial de desgasificación desde una fuente profunda asociada con una anomalía térmica permitiendo la localización de posibles yacimientos geotérmicos. La gran ventaja que presenta esta técnica es que permite reducir los costes económicos en la fase de exploración. Por tanto, se deduce que el estudio de emisión de ambos isótopos de He contribuye a la localización de zonas de permeabilidad vertical que pueden estar relacionadas con la existencia de reservorios geotermales profundos. Los mayores flujos de 4He se localizan en áreas donde se observan también anomalías visibles tanto de temperatura como de emisión de otros gases. Esta observación sugiere que en las zonas volcánicas en las cuales no existan emanaciones visibles, y por ello no sea posible su muestreo ni el cálculo de la emisión de 3He, pero que sin embargo existan valores anómalos en el flujo de 4He, la emisión de 4He está asociada a una energía térmica en profundidad. Por ello, se deduce que concentraciones anómalas en el flujo de 4He sugieren la existencia de una zona de desgasificación preferente para gases de origen profundo asociados a una fuente de calor en profundidad, facilitando la localización de posibles yacimientos geotérmicos. Además, debido al bajo coste de las campañas geoquíicas, que permiten cubrir grandes áreas de muestreo en relativamente poco tiempo, junto con la calidad de los datos obtenidos, hacen de los estudios de la emisión de helio una excelente herramenta para las primeras etapas de localización de posibles yacimientos geotérmicos.