Modelamiento de estructuras geotérmicas ocultas a partir de la interpretación de anomalías magnetotelúricas de resistividad en la región de Paipa, Boyacá, Colombia

Abstract

Esta investigación ha tenido como objeto el modelamiento de la estructura resistiva del subsuelo en el área geotérmica de Paipa mediante la adquisición, procesamiento e interpretación a partir de datos de Magnetotelúrica (AMT y MT) en 58 estaciones. El procesamiento de los datos incluyó procesado robusto, análisis de dimensionalidad, inversión 2D y análisis de sensibilidad en nueve perfiles distribuidos en dirección N55W y EW. Esta información se integró con información de resistividad por corriente directa indicando que las resistividades bajas (menor a 10 ohm.m) se relacionan con alteración hidrotermal, rocas arcillolìticas o presencia de fluidos salobres (calientes o no); las resistividades intermedias (menor a 500 ohm.m) que representan rocas porosas y altas resistividades (más de 500 ohm.m) que marcan el basamento resistivo con muy baja porosidad del área de estudio. Se contrastó esta información con los modelos del subsuelo a partir de datos gravimétricos y magnetométricos que muestran una buena correspondencia con la información resistiva, particularmente en la delineación de estructuras en el basamento, no identificadas en superficie, como es el caso de una estructura orientada NNE-SSW que se encuentra en medio de los cuerpos volcánicos de Olitas y El Manzano (Falla Paipa-Toca). Como elementos principales asociados al sistema geotérmico se identifica una zona de discontinuidad con gradientes fuertes interpretada como una fractura en el basamento entre los domos de Olitas y el cuerpo de El Manzano que puede constituir la fuente de calor y fluidos al sistema, la distribución en profundidad de la formación Une como reservorio geotérmico con área de recarga en la zona de páramo hacia el oriente, la propuesta de un sello del sistema geotérmico sobre la zona de gradientes altos asociada a la falla Paipa-Toca y el control estructural sobre los manantiales termales en donde las zonas de falla propician el escape de fluidos del sistema hacia la superficie.

Abstract. The present investigation had as its object the modeling of the subsurface resistivity structure in the Paipa geothermal area with the acquisition, processing and interpretation of magnetotelluric data distributed in of 58 AMT/MT stations. The data analysis included robust processing of time series, dimensionality analysis, 2D inversion and sensitivity analysis on 5 E-W and 4 N55W profiles. These data were integrated with DC method resistivity data indicating that low resistivity (10 ohm.m) is related with hydrothermal alteration, fine-grained rocks or the presence of salty fluids (high temperature or not), middle resistivity (500 ohm.m) that represent porous rocks and higher resistivity (500 ohm.m) that represents the low porosity basement below the study area. Gravity and magnetic data showed good correlation with resistivity data, especially on the delineation of deep basement structures that are not identified at the surface as the Paipa-Toca Fault, a NNE-SSW structure located between the Olitas and El Manzano volcanic bodies. The main elements related to the geothermal system that were identified are: steep gradient zone proposed as a deep basement fracture area (Paipa-Toca) that could be the heat and fluid source to the system, the Une Formation as the main reservoir with recharge area at the East, the proposal of a reservoir closure over the Paipa-Toca Fault and the structural control on the hot springs where the fault zones provide the way to hot fluids flow-up to the surface.