Modelación geológica-geofísica con uso de métodos potenciales de la estructura interna de La Caldera de Los Humeros, Puebla

Abstract

"La búsqueda de fuentes alternativas de energía motivada por la inminente crisis energética mundial, crea panoramas de gran interés para el fortalecimiento de fuentes renovables como la energía geotérmica. Es por esto que la aplicación de metodologías de estudio como la geofísica y en lo particular la gravimetría y magnetometría aérea, sirven para dar mayor certidumbre en la generación de modelos geológicos los cuales orienten la investigación y definan mejor las zonas en donde sea factible la extracción del recurso. Ubicada en el municipio de Chignautla, Puebla, la caldera de Los Humeros alberga en su interior al tercer campo geotérmico más importante en el país y su formación es una serie de eventos volcánicos en los que destacan tres etapas principales: pre-caldera (lavas rioliticas y domos rioliticos); colapso y formación de caldera (Ignimbrita Xáltipan y Toba Faby) y etapa post- caldera (vulcanismo bimodal con depósitos basálticos y andesíticos principalmente). Mediante el uso de métodos potenciales y la integración de la información litológica de los pozos perforados en la zona del campo geotérmico fue posible llevar a cabo una metodología no convencional de modelado bidimensional y tridimensional de la estructura interna de la caldera. Los resultados geofísicos muestran anomalías bien definidas que se correlacionan con el centro volcánico y brindan evidencias (dominios y lineamientos geofísicos) que permiten inferir límites estructurales y litológicos que no se observan de manera directa en superficie. Para reafirmar la interpretación en el subsuelo se generaron una serie de modelos geofísicos bidimensionales (GMSYS) donde la información litológica de los pozos del campo geotérmico sirvió de apoyo para lograr un ajuste coherente entre la parte geológica y su respuesta geofísica. En la parte gravimétrica la anomalía de baja densidad se asocia a un colapso tipo pistón dentro de la etapa caldérica y al relleno de material más ligero (Ignimbrita Xáltipan y Toba Faby). Mientras que en la parte magnética la alta susceptibilidad magnética se asocia a los depósitos de composición andesitica y basáltica en la zona producto de la constante actividad volcánica en la caldera a lo largo de sus etapas de formación. El análisis de las anomalías principales se llevó a cabo mediante un proceso de inversión de datos geofísicos conocido como VOXI el cual muestra la distribución espacial de la anomalía en el subsuelo. Las secciones bidimensionales y el resultado de la inversión tridimensional sirvieron como base para crear una red de pozos a lo largo de las secciones antes mencionadas que suponen la distribución propuesta dando como resultado un modelo tridimensional que muestra las posibles etapas de colapso de la caldera y la distribución espacial del basamento pre-volcánico colapsado producto de la primera etapa de formación."

"The imminent worldwide energy crisis has promoted great interest in finding alternative renewable sources; geothermal energy being of them. The application of geophysical methodologies, especially gravimetry and airborne magnetometry, are widely used to improve and decrease the uncertainty of geological models, which are the primary tools in the economic characterization of geothermal zones. The Humeros Caldera is located in the municipality of Chignaulta, Puebla, and it is the host of the third-most important geothermic field in the country. The evolution of Los Humeros caldera represents a complex sequence of volcanic events divided in three principal eruptive phases; pre-caldera phase (rhyolitic lava flows and domes), collapse and caldera formation (Xaltipan Ignimbrite and Faby Tuff), and post-caldera stage (bimodal volcanism with basaltic and andesitic rocks as primary deposits). Based on the integration of potential methods and borehole logging information, a non-conventional methodology was applied to the study area, with the purpose of creating a three-dimensional model of the subsurface structure of the caldera.The geophysical results display well-defined anomalies, which coincide with the volcanic center of the caldera and offers previously unknown information about structural and lithologic characteristics of the subsurface of Los Humeros. Bidimensional geophysical models (GMSYS) were generated to enhance the interpretation of the subsurface, which were constrained by the integration of borehole logging information. This allowed a better and more coherent analysis between the geology of the area and geophysical response. The gravity low is associated to a piston-like collapse during the caldera formation, as well as to the low-density pyroclastic deposits (Xaltipan Ignimbrite and Faby Tuff). The high-susceptibility anomaly is associated to andesitic and basaltic deposits, which were emplaced within the caldera structure by the constant volcanic activity throughout its formation.The analysis and interpretation of the geophysical anomalies was performed through an inversion process known as VOXI, which shows the distribution of density and susceptibility in the subsurface. The two-dimensional and three-dimensional models were used as basis for the creation of a borehole network along the cross-section profiles. This allowed the interpretation of a three-dimensional model of the stages of caldera formation, as well as the spatial and structural distribution of the pre-volcanic basement."