Estudio hidroquímico e isotópico de los manantiales termales del Estado de México

Abstract

Los estudios que se enfoca en las características hidrogeoquímicas de las manifestaciones hidrotermales de baja temperatura son muy pocos, y aún hay menor bibliografía sobre investigaciones que se centren en su naturaleza y evolución. El objetivo de este estudio fue investigar diferentes regiones con manifestaciones hidrotermales de baja temperatura, ubicadas en el sector oriental de la Faja Volcánica Transmexicana, con base en sus características hidrogeoquímicas e isotópicas para evaluar el origen del agua termal, los mecanismos de interacción agua-roca y la temperatura del reservorio. Se recolectaron muestras en manantiales de agua termal y no termal durante tres años en época de secas y de lluvias. In situ, se determinó temperatura, pH, conductividad eléctrica, SDT, potencial redox y alcalinidad. Se analizaron iones mayoritarios, minoritarios y trazas, así como isótopos estables (18O, 2H). El tratamiento de datos se inició con la clasificación con base en los diagramas de Piper, el triangular de Cl-SO4-HCO3 y de Cl-Li-B. Los cálculos de la temperatura de equilibrio en el reservorio geotermal se llevaron a cabo con diversos geotermómetros de sílice y de cationes, aplicándose también varios geoindicadores. El análisis del equilibrio multimineral consistió en estimar el índice de saturación para diferentes minerales y temperaturas, incluida la temperatura de descarga de los manantiales. Asimismo, se emplearon modelos de mezcla con base en la entalpia. Se identificaron seis manifestaciones hidrotermales: 1) Ixtapan de la Sal-Tonatico, 2) Ixtapan del Oro, 3) Tejupilco (San Miguel Ixtapa), 4) Temascaltepec, 5) Apaxco y 6) Sultepec. La temperatura del agua termal estuvo comprendida entre 33 °C (Sultepec) y 55 ºC (Temascaltepec), el valor de pH fue ligeramente ácido (solo en un caso es ligeramente básico, Sultepec) y la conductividad eléctrica presentó un amplio rango de variación entre 27 mS/cm (Tejupilco) y 0.2 mS/cm (Sultepec), aunque la mayoría de las muestras superaron los 8 mS/cm. Mediante el diagrama de Piper se identificaron tres facies hidroquímicas, una de carácter Na-Cl (Ixtapan de la Sal-Tonatico, Ixtapan del Oro, Tejupilco y Temascaltepec), otra Na-Ca-SO4-HCO3 (Apaxco) y otra Na-HCO3( Sultepec). Entre los iones minoritarios y elementos traza cabe resaltar las altas concentraciones de B, Li, As y F- en los manantiales de las regiones de Ixtapan del Oro, Ixtapan de la Sal-Tonatico y Tejupilco. Los valores de δ18O y δ2H estuvieron muy cercanos a la línea de agua meteórica, pero tres de las regiones (Ixtapan de la Sal-Tonatico, Ixtapan del Oro y Temascaltepec) muestran un posible intercambio isotópico entre agua y minerales a altas temperaturas. La estimación de la temperatura del reservorio permitió establecer una similitud entre los valores obtenidos (90 - 180ºC) con los geotermómetros de sílice y de cationes y con el análisis del equilibrio multimineral. En la región de Ixtapan de la Sal-Tonatico se pudo aplicar el modelo de mezcla Cl-entalpia estimándose una temperatura de 215 °C, valor similar al obtenido con el geotermómetro de Na-Li, con valores comprendidos entre 199 y 243°C, según la ecuación aplicada. Toda la información obtenida permite señalar que el origen de la mayoría de las manifestaciones hidrotermales se encuentra vinculado con salmueras geotermales y con la mezcla entre un fluido geotermal y un agua de reciente infiltración. Como procesos hidrogeoquímicos cabe resaltar, fundamentalmente, la alteración de silicatos y la precipitación de carbonatos (presencia de travertinos en Ixtapan del Oro e Ixtapan de la Sal-Tonatico). En el caso del agua sulfatada, como origen se propone la condensación de gases geotermales de origen volcánico, sufriendo, durante su ascenso a la superficie, procesos de interacción con rocas carbonatadas y silíceas.