Estimación de la temperatura del tope del basamento a partir de datos del campo magnético y gravimétrico e imágenes satelitales termales multitemporales para el bloque Turpial y áreas circundantes

Abstract

Este estudio se llevó a cabo en la subcuenca del Valle Medio del Magdalena (VMM), específicamente en el sector suroeste que rodea el bloque Turpial. Esta región corresponde a una cuenca sedimentaria pasiva con un complejo estilo estructural, caracterizado por una intensa deformación compresiva. Dicha deformación ha creado importantes trampas estructurales, como pliegues y fallas inversas, que han facilitado la acumulación de hidrocarburos. El objetivo principal de la investigación fue estimar la temperatura del tope del basamento, un factor crucial para comprender el sistema petrolero y la dinámica geotérmica de la zona.

La investigación integró datos geofísicos y satelitales. Para determinar la profundidad del basamento y de la Isoterma de Curie (CDP), se aplicó un método exponencial modificado basado basado en los principios establecidos por Spector & Grant (1970), trabajos de Bhattacharyya (1964) y Leu (1975). Este enfoque analítico utilizó la transformada de Fourier de los datos magnéticos para estimar la profundidad de las fuentes, mientras que la inversión gravimétrica se usó para calcular el tope del basamento a partir de la diferencia de densidad de los cuerpos. Esta integración de datos geofísicos permitió construir un modelo robusto del subsuelo. Además, los resultados geofísicos se complementaron con el análisis de imágenes satelitales térmicas multitemporales para obtener la Temperatura Superficial del Terreno (LST), un factor esencial para el cálculo del gradiente geotérmico y del flujo de calor.

Los hallazgos del estudio revelan una variación significativa en el flujo de calor y el gradiente geotérmico en la zona. Se registraron gradientes geotérmicos que varían desde 12-14 °C/km en las áreas más profundas de la cuenca, hasta 30-56 °C/km en las más superficiales. El flujo de calor varía de 16 a 80 mW/m². La profundidad del basamento oscila entre 500 m y los -8000 metros bajo el nivel del mar (m.b.n.m), siendo más somera en el flanco este de la Cordillera Central y más profunda hacia el oeste. La Isoterma de Curie (CDP) se encuentra a profundidades de 16-20 km en las zonas someras y hasta 36-40 km en las más profundas.

Finalmente, la estimación de la temperatura del tope del basamento muestra un amplio rango: desde 20 °C en las áreas donde el basamento aflora en la Cordillera Central, hasta 130 °C en las partes más profundas bajo la Cordillera Oriental. Estos resultados resaltan la heterogeneidad térmica del área. La integración de datos magnéticos, gravimétricos y satelitales permitió una estimación de las características térmicas del subsuelo, lo cual tiene implicaciones directas para la exploración de hidrocarburos y la evaluación del potencial geotérmico de la región. (Texto tomado de la fuente)

This study was carried out in the Valle Medio del Magdalena (VMM) sub-basin, specifically in the southwestern sector surrounding the Turpial block. This region is a passive sedimentary basin with a complex structural style, characterized by intense compressive deformation. This deformation has created important structural traps, such as folds and reverse faults, which have facilitated the accumulation of hydrocarbons. The main objective of the research was to estimate the temperature at the top of the basement, a crucial factor for understanding the petroleum system and the geothermal dynamics of the area.

The research integrated geophysical and satellite data. To determine the depth of the basement and the Curie Isotherm (CDP), a modified exponential method was applied, based on the principles established by Spector & Grant (1970), and the works of Bhattacharyya (1964) and Leu (1975). This analytical approach used the Fourier transform of magnetic data to estimate the depth of the sources, while gravimetric inversion was used to calculate the top of the basement from the density difference of the bodies. This integration of geophysical data allowed for the construction of a robust subsurface model. Additionally, the geophysical results were complemented with the analysis of multi-temporal thermal satellite images to obtain the Land Surface Temperature (LST), an essential factor for calculating the geothermal gradient and heat flow.

The study's findings reveal a significant variation in heat flow and geothermal gradient in the area. Geothermal gradients were recorded ranging from 12-14 °C/km in the deepest areas of the basin, to 30-56 °C/km in the shallower ones. Heat flow varies from 16 to 80 mW/m². The depth of the basement ranges between 500 m and 8000 m, being shallower on the eastern flank of the Central Cordillera and deeper towards the west. The Curie Isotherm (CDP) is located at depths of 16-20 km in the shallower zones and up to 36-40 km in the deepest ones.

Finally, the estimation of the temperature at the top of the basement shows a wide range: from 20 °C in areas where the basement outcrops in the Central Cordillera, to 130 °C in the deepest parts under the Eastern Cordillera. These results highlight the thermal heterogeneity of the area. The integration of magnetic, gravimetric, and satellite data allowed for an estimation of the thermal characteristics of the subsurface, which has direct implications for hydrocarbon exploration and the assessment of the region's geothermal potential.