Resumen de la tesis que presenta Ivy Miranda Jaramillo Durazo como requisito parcial para la obtención
del grado de Maestra en Ciencias en Ciencias de la Tierra con orientación en Geología
Modelado geoquímico para validar estimaciones geotermométricas: aplicación a sistemas geotérmicos de la península de Baja California
Resumen aprobado por:
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Dr. Loic Marie Jean Claude Jose Ghislain Peiffer
Director de tesis
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Resumen en español
La estimación de la temperatura de reservorio es fundamental para la evaluación de sistemas geotérmicos; sin embargo, en sistemas de baja a mediana temperatura (<150 °C), esta se ve afectada por la mezcla con aguas someras y por procesos de reequilibrio químico que enmascaran la composición original del fluido. En estas condiciones, la aplicabilidad de los geotermómetros clásicos de solutos, en particular Na/K y SiO₂, es limitada. En esta tesis se evalúa y valida la geotermometría clásica mediante modelado geoquímico reactivo con el código TOUGHREACT, aplicado a aguas termales de la península de Baja California, específicamente en la zona de la falla Agua Blanca (Ensenada), así como en los sistemas de San Felipe y Bahía Concepción. Se implementaron dos metodologías: una reconstrucción de composición química guiada por geotermómetros clásicos y la solubilidad de la sílice, y una segunda basada en el ajuste manual de la temperatura y de la presión parcial de CO₂ (pCO₂) para lograr equilibrio termodinámico con un conjunto mineral completo. Se definió un índice de clasificación para cuantificar la calidad de los ajustes, ponderando especialmente Na y K. Los modelos incluyeron ensamblajes minerales representativos de reservorios graníticos (albita, microclina, cuarzo/calcedonia, calcita, caolinita, montmorillonita y silicatos de Ca–Al), los cuales permitieron reproducir coherentemente las concentraciones de los principales solutos y restringir la pCO₂ a valores termodinámicamente plausibles. En aguas químicamente equilibradas, las temperaturas simuladas concuerdan con el geotermómetro Na/K de Giggenbach (1988) dentro de ±6 °C, confirmando el control feldespático del Na y K y la saturación de la sílice por cuarzo o calcedonia. En contraste, aguas con alto Mg muestran mayor influencia de mezcla y ajustes menos satisfactorios. El estudio demuestra que el modelado geoquímico reactivo es una herramienta clave para validar y refinar la geotermometría clásica en sistemas geotérmicos de baja a mediana temperatura.
Palabras clave: Geotermometría, TOUGHREACT, modelado reactivo, baja a mediana temperatura, Baja California
Resumen en inglés
The estimation of reservoir temperature is fundamental for the evaluation of geothermal systems; however, in low- to medium-temperature systems (<150 °C) this estimation is strongly affected by mixing with shallow waters and by chemical re-equilibration processes that mask the original composition of the deep fluid. Under these conditions, the applicability of classical solute geothermometers, particularly Na/K and SiO₂, is limited. In this thesis, classical geothermometry is evaluated and validated through reactive geochemical modeling using the TOUGHREACT code, applied to thermal waters from the Baja California Peninsula, specifically along the Agua Blanca fault zone (Ensenada), as well as in the San Felipe and Bahía Concepción geothermal systems. Two methodologies were implemented: a chemical composition reconstruction guided by classical geothermometers and silica solubility, and a second approach based on manual adjustment of temperature and CO₂ partial pressure (pCO₂) to achieve thermodynamic equilibrium with a complete mineral assemblage. A classification index was defined to quantify the quality of the fits, with special weighting given to Na and K. The models included mineral assemblages representative of granitic reservoirs (albite, microcline, quartz/chalcedony, calcite, kaolinite, montmorillonite, and Ca–Al silicates), which allowed coherent reproduction of the major solute concentrations and constrained pCO₂ to thermodynamically plausible values. In chemically equilibrated waters, simulated temperatures agree with the Na/K geothermometer of Giggenbach (1988) within ±6 °C, confirming feldspar control on Na and K and silica saturation with quartz or chalcedony. In contrast, high-Mg waters show a stronger influence of mixing and poorer model fits. This study demonstrates that reactive geochemical modeling is a key tool for validating and refining classical geothermometry in low- to medium-temperature geothermal systems.
Palabras clave: Geothermometry, TOUGHREACT, reactive modeling, low to medium temperature, Baja California