Modelación geoquímica de las interacciones fluido-roca en el volcán nevado del Ruiz flanco noroccidental, Colombia

Abstract

El volcán Nevado del Ruiz es un sistema hidrotermal-magmático activo en la Cordillera Central de Colombia, con amplias manifestaciones superficiales de manantiales termales y fumarolas y un gran potencial geotérmico, lo cual genera mayor interés en conocer su comportamiento y evolución. Los resultados obtenidos del análisis geoquímico permitieron clasificar los fluidos de acuerdo a sus características fisicoquímicas principalmente en: Aguas sulfato ácidas ubicadas al norte del Nevado (fuentes Hotel Termales del Ruiz y Aguas Calientes), caracterizadas por sus altas concentraciones de sulfatos, cloruros y pH menor a 2; deduciendo una contribución magmática; aguas vapor calentadas sulfatadas (Rio Gualí, El calvario) de pH entre 2.5 y 4.5 producidas por ebullición del fluido geotérmico y por aportes de fluidos del sistema magmático, aguas vapor calentadas sulfatadas bicarbonatadas ( Nereidas), generadas por la absorción de gases por parte de acuíferos colgados o infiltraciones someras; aguas cloruradas y bicarbonatadas de pH cercanos a la neutralidad (v.gr. Villamaría y Santa Rosa de Cabal) de alta concentración de cloruros, boro y baja concentración en sulfato, indicadores de contribución de agua de reservorio geotérmico y aguas bicarbonatadas con alto grado de inmadurez que muestran marcados procesos de mezcla entre aguas cloruro alcalinas con aguas bicarbonatadas de alta salinidad. Se determinó por geotermometría clásica la temperatura de los reservorios para los manantiales de la zona Botero- Londoño y San Vicente del rango en un rango de 220°C a 250°C. Los cálculos de especiación –solubilidad en condiciones de surgencia para los manantiales clorurados neutros arrojaron valores de log de presión parcial de CO2 bajos, evidenciando una posible tendencia por parte de estas soluciones a tener una concentración más elevada de CO2, lo que indica que posiblemente existen procesos de precipitación, principalmente destacables en los manantiales más maduros de mayor pH, a su vez mostraron una clara influencia del pH y la temperatura en el comportamiento de las especies de Al que tiene como anión dominante al aluminato (ALO2)- . Las simulaciones geotermométricas realizadas en condiciones de sistema abierto respecto a la calcita indicaron que la forma alotrópica de la sílice con la que se establece el equilibrio en profundidad es el cuarzo y confirmaron la posible existencia de una situación de equilibrio entre cuarzo, Albita, K-Feldespato, Calcita, Moscovita, e Illita productos de alteración hidrotermal neutra a una temperatura de 220°C.

Abstract. The Nevado of Ruiz volcano is an active magmatic-hydrothermal system located on the Central Andes of Colombia, it includes superficial thermal springs and fumaroles, and a large geothermal potential, which generates a great interest in the study of its behavior and evolution. The results obtained from the geochemical analysis allowed to classify the volcano water fluids, according to their physicochemical characteristics, mainly in: a) acid sulfate water located in the north of the Nevado (springs Hotel Termales del Ruiz and Aguas Calientes), characterized by their high sulfates and chlorides concentration and pH lower than 2, inferring a magmatic contribution; b) sulfated heated water vapor (Gualí river, El Calvario) with pH between 2.5 and 4.5, produced by geothermal fluid boiling and the fluids contribution from the magmatic system; c) sulfated bicarbonated heated water vapor (Nereidas), generated by the gas absorption of the hanging aquifers or the shallow infiltrations; d) chloridized and bicarbonated waters with pH near to neutrality (v.gr. Villamaría and Santa Rosa de Cabal) with high concentration of chlorides and boron and low concentration of sulfate, indicating a contribution of geothermal reservoir water; and e) bicarbonated water with a high immature grade which shows pronounced processes of mixture between chloride alkaline waters with high salinity bicarbonate water. It was determined the reservoir temperatures for the wellsprings of the Botero- Londoño and San Vicente zones by classic geothermometry, finding values in a range between 220°C and 250°C. Speciation-solubility determination showed low values for the logarithm of the CO2 partial pressure evaluated on neutral chlorinated springs at upwelling conditions, which evidence a possible tendency for these solutions to have a higher CO2 concentration and indicating a potential existence of precipitation processes, mainly remarkable in the more mature springs with higher pH. At the same time, results show a clear influence of pH and temperature in aluminum species behavior that have aluminate (AlO2)- as dominant anion. Geothermometric simulations of calcite behavior performed at conditions of open system indicated that the quartz is the silica allotropic form at which the equilibrium in the depth is established, and demonstrate a possible equilibrium situation between products of neutral hydrothermal alteration at 220°C (quartz, Albite, K-feldspar, Calcite, Muscovite, and Illite).