II. LAS MANIFESTACIONES TERMALES EN LA SUPERFICIE DE LA TIERRA

LAS manifestaciones termales superficiales son la prueba visual del calor encerrado en el interior de la Tierra, pero además de esto, la espectacularidad que las caracteriza les añade un valor estético que ha hecho que en muchos países se considere parques nacionales a las zonas que las contienen; uno de los ejemplos más conocidos lo tenemos en Yellowstone (Oregon, EUA), la cual es probablemente una de las zonas geotérmicas más grandes del mundo y en donde se puede encontrar casi todo tipo de manifestaciones termales superficiales: manantiales, géiseres, fumarolas, pozas de lodo, terrazas de sílice, pozas calientes, suelos vaporizantes, etcétera.

Además de estas manifestaciones, a las que se les denomina hidrotermales, puesto que implican la descarga de agua o vapor, se tienen los volcanes, los cuales en lugar de agua arrojan lava, que es una mezcla de roca fundida, gases y vapor a temperaturas generalmente mayores de 600°C (cuando la lava se encuentra aún en el interior de la Tierra se le llama magma).

La distribución de manifestaciones termales en la superficie de la Tierra no es uniforme y obviamente está relacionada con zonas de actividad tectonovolcánica reciente en términos geológicos, lo cual quiere decir que esta actividad ha tenido lugar en los últimos cientos de miles de años. Esta actividad proveerá de la fuente de calor indispensable para que se tengan manifestaciones termales. En la actualidad, las principales zonas donde el calor del interior se manifiesta en la superficie están circunscritas a las fronteras entre placas que pueden ser constructivas o destructivas (Figura 8). Estas fronteras se caracterizan por contener áreas en las que el material del manto se desplaza hacia la superficie y como se encuentra a mayores temperaturas que la de la corteza, da origen a zonas anómalas y por lo tanto a manifestaciones superficiales.

En este capítulo se describirán cada una de las manifestaciones ya mencionadas y se verá su importancia en cuanto a descarga de energía se refiere. Puesto que éstas se encuentran relacionadas con sistemas geotérmicos a profundidad, también se tratarán éstos al final del capítulo.

MANANTIALES TERMALES

Éste es un término que aparentemente no necesita una definición especial, ya que en nuestro país la mayoría de la gente ha estado alguna vez en contacto con manantiales termales en balnearios o bien ha tomado aguas minerales que provienen de éstos. Sin embargo, este término ha tenido que ser definido en forma un poco más precisa, ya que lo que en nuestro país sería un manantial frío (a unos 20°C) en Siberia podría ser un manantial termal. Finalmente se ha llegado a una definición más general: manantial termal es aquel que descarga agua a una temperatura por lo menos 5°C más alta que la temperatura media anual del lugar.

Los manantiales termales son las manifestaciones superficiales más difundidas en todo el mundo (Figura 9), presentan también una gran variedad tanto en temperatura como en composición química y de acuerdo con estas características se les clasifica como sigue: pueden ser de alta o baja temperatura (si ésta es mayor o menor de 50°C) y dependiendo del tipo de agua que descargan se les denomina como ácidos (Figura 10), alcalinos o neutrales si su pH es menor, mayor o igual a 7 respectivamente (por ejemplo, el pH del vinagre es 4.6, el del limón es 3.1, una solución de amoniaco tiene un pH alcalino de 9 y una de sosa cáustica de 14).

A los manantiales termales también se les denomina como bicarbonatados, sulfatados o clorurados si en la composición del agua predominan los bicarbonatos, los sulfatos o los cloruros. Muchas de las aguas minerales que se utilizan para consumo humano son de tipo sódico o cálcico-carbonatado ya que el compuesto que predomina es el bicarbonato de sodio o de calcio.

Figura 8. Localización de los principales sistemas geotérmicos: 1. Meager Mt.; 2. Los Géysers; 3. Yellowstone; 4. Salton Sea; 5. Cerro Prieto; 6. Los Humeros; 7. La Primavera; 8. Los Azufres; 9. Ahuachapan; 10. Momotombo; 11. Bouillante; 12. El Tatío; 13. Krafla; 14: Namafjal; 15. Svartsengi; 16. Larderello; 17. Makhashcala; 18. Kizildere; 19. Puga; 20. Aluto; 21. Langano; 22. Olkaria; 23. Pauzhetskiy; 24. Matzukawa; 25. Otake; 26. Tatun; 27. Makban; 28. Tiwi/Bacman; 29. Tongonan/Palinpinon; 30. Dieng; 31. Kawah Kamodjang; 32. Broadlands; 33. Wairakei.

 

Figura 9. Manantiales hidrotermales ácidos en la orilla del lago Rotokawa, Nueva Zelanda.

 

Figura 10. Manifestaciones termales de tipo ácido en el campo geotérmico de Los Azufres, Michoacán, México.

 

Los análisis químicos de las aguas de manantiales termales revelan que éstas poseen una gran cantidad de compuestos (Figura 11), los cuales van siendo disueltos por el agua en su paso por las capas de rocas. Al pasar por rocas que se encuentran a temperaturas elevadas, las aguas subterráneas se van a calentar, sirviendo de esta forma como un medio para el transporte del calor de profundidades someras a la superficie. Al aumentar su temperatura, el agua aumenta su capacidad de disolver algunos minerales como el cuarzo (Si02), al mismo tiempo que disuelve menos algunos minerales como la calcita (CaCO3). Así es posible inferir la temperatura del agua a profundidad simplemente sabiendo la concentración de diferentes compuestos. Si el sílice es abundante, entonces la temperatura a la que estuvieron en contacto las rocas y el agua debió haber sido alta; en cambio si los carbonatos tienen concentraciones altas, la temperatura necesariamente habrá sido baja.

La forma como alcanzan las aguas termales la superficie también es un factor importante que influye en su composición. Cuando el agua tiene temperaturas elevadas a profundidad, algunas veces alcanza el punto de ebullición antes de llegar a la superficie, entonces el que asciende es solamente el vapor que se desprende y que es muy rico en gases como bióxido de carbono y ácido sulfhídrico. Estos gases se oxidan al mezclarse con aguas subterráneas frías dando origen a manantiales ácidos. Las aguas ácidas tienen un gran poder corrosivo y van disolviendo la roca circundante, por lo que los manantiales ácidos en general presentan un aspecto lodoso, mientras que los manantiales neutros o alcalinos son caracterizados por la descarga de aguas relativamente claras.

 
Manantial
Edo.
T(° C)
Na
K
Ca
Mg
SiO2
Cl
SO4
HCO3
Ojo Caliente
Ags.
39
136
11
66
8
52
21
85
414
Tolimán
Chis.
72
2 285
373
28
61
246
3 794
653
1 575
Ixtapan de la Sal
Mex.
38
1 610
114
161
53
39
2 128
43
1 546
Ajacuba
Hgo.
45
375
48
148
72
39
109
978
863
Agua Hedionda
Mor.
26
128
12
212
93
75
10
726
563
El Molote
Nay.
90
83
3
2
0.08
91
43
35
62
San Lorenzo
Pue.
26
165
14
15
26
58
150
108
312
El Gogorrón
S.L.P.
41
71
2
27
0.07
81
10
15
222
Puruándiro
Mich.
81
328
9
26
1.2
74
292
64
282
Hervores de la Vega
Jal.
94
629
56
59
1.3
147
609
485
189

Figura 11. Composición típica de algunos manantiales termales (las concentraciones están dadas en mg/l).

A diferencia de otras manifestaciones, los manantiales termales no necesariamente se encuentran relacionados con zonas de vulcanismo reciente (aunque la mayoría de los manantiales de alta temperatura si lo está). Debido al aumento de la temperatura hacia el interior de la Tierra, a una profundidad de 3 km se encontrarán emperaturas de más de 100°C y por lo tanto el agua que circule a grandes profundidades sufrirá un aumento en su temperatura, de tal forma que al alcanzar la superficie lo hará en forma de un manantial termal. En muchos lugares como Hungría, Francia y China existen manantiales relacionados con circulación profunda de aguas subterráneas.

GÉISERES Y FUMAROLAS

Los géiseres son de las manifestaciones superficiales más espectaculares, pero desafortunadamente no son muy numerosas: existen sólo cerca de 400 géiseres en todo el mundo. Esto se explica porque para que existan se deben conjuntar diversos factores. Esencialmente, un géiser es un manantial termal que periódicamente se vuelve inestable hidrodinámica y termodinámicamente.

Figura 12. Erupción del Gran Geyser (Islandia).

A diferencia de los manantiales termales, para los que sólo se necesita una fuente de calor, agua y un canal permeable que la lleve a la superficie después de ser calentada, un géiser requiere además de los siguientes factores: un lugar donde el agua se caliente mientras alcanza la temperatura necesaria para provocar la inestabilidad; una abertura del tamaño óptimo, a través de la cual se lance el agua, y canales subterráneos para traer agua de recarga después de cada erupción. Como se puede ver, tener esta combinación no es fácil. Un géiser hará erupción cuando una parte del agua que tiene almacenada sea sobrecalentada y ocurra una generación de vapor relativamente cerca de la abertura superficial. Es importante hacer notar que la transformación de un gramo de agua a vapor puede liberar tanta energía como la detonación de un gramo de explosivos, ya que el volumen del agua en la forma de vapor ocupa 1 500 veces el volumen de su fase líquida, la cual es la misma relación que guardan los explosivos sólidos con los gases que generan (Figura 12).

Como ya se mencionó, los géiseres son más bien fenómenos poco frecuentes y se les encuentra en número considerable sólo en unos cuantos países, como son: Estados Unidos, Islandia, Nueva Zelanda, la Unión Soviética y Japón. Pero también existen algunos géiseres aislados en: Chile, México, África, las islas Azores, Indonesia y la República Popular China. Desafortunadamente, el delicado equilibrio de factores que da origen a un géiser se puede ver alterado por la acción de los seres humanos sobre el medio ambiente; por ejemplo, la sobreexplotación de acuíferos para la extracción de agua puede originar un descenso en los niveles del agua subterránea, lo cual puede hacer que disminuya la recarga hacia el géiser. Ese ha sido el caso en muchos países, entre ellos México. Tres ejemplos trágicos se tienen en Nueva Zelanda, donde la explotación de aguas termales para la producción de energía eléctrica y para calefacción ha provocado la extinción de géiseres en Wairakei y en Rotorua; por otra parte, en la zona geotérmica de Orakei-Korako, la construcción de una presa para una planta hidroeléctrica provocó la desaparición de un gran número de géiseres al inundar la zona geotérmica en que se encontraban. También en Estados Unidos la perforación de pozos para el uso de la energía geotérmica afectó la zona de géiseres en Beowawe, Nevada.

Aunque parezca sorprendente, también se tiene el caso contrario, en Japón se han creado muchos géiseres artificiales a través de la perforación de pozos en zonas geotérmicas, por ejemplo en Onikobe.

Cuando la descarga de agua, vapor y gases es constante y no intermitente, lo que se tiene es una fumarola. Algunas veces estas fumarolas presentan alrededor depósitos importantes de azufre y en este caso su nombre cambia a solfataras y cuando la fumarola es más bien rica en ácido bórico, se le llama sofioni.

VOLCANES

Los volcanes son las manifestaciones termales que además de ser espectaculares encierran un gran peligro para la humanidad en forma de erupciones violentas que tienen la capacidad de destruir ciudades enteras en periodos cortos de tiempo, no dando oportunidad en la mayoría de los casos de salvar a la población. Desde la prehistoria el hombre ha sido víctima de las erupciones de los volcanes y ha pasado, en su actitud hacia ellos, del asombro, el miedo y la deificación, a la observación científica, encontrando explicaciones para su actividad y teniendo como meta final la prevención de los periodos de actividad y el aprovechamiento de la enorme energía liberada por los volcanes, que han inspirado leyendas, religiones y artículos científicos. En este caso nos limitaremos a tratarlos como una de las manifestaciones superficiales del calor terrestre.

Los volcanes han sido la causa de muchas de las más grandes catástrofes en la historia de la humanidad. La energía que liberan en cada erupción es inmensa, por ejemplo: la erupción del Kilauea en 1952 disipó una energía calorífica equivalente a 1.8 x 1024 ergs, ésta es equivalente a dos quintas partes de los requerimientos de energía en Estados Unidos por un periodo igual al de la erupción. Es por esa razón que algunos científicos consideran a los volcanes como una posible fuente de energía para el futuro, cuando se tenga la tecnología que haga posible su aprovechamiento.

Antes de comenzar a describir los volcanes es necesario definir qué es un volcán. Esto no es fácil de hacer, ya que existen muchos tipos de volcanes y para definirlos en general se tienen que determinar los rasgos esenciales comunes a todos ellos. En general se puede definir a los volcanes como la salida a la superficie del magma, o sea de la mezcla de roca fundida, vapor de agua y gases. Se podría pensar que un volcán es una montaña que arroja lava, pero éste no es más que un tipo particular de volcán, el más conocido; sin embargo, hay volcanes que no son más que una grieta o bien, una depresión en la superficie de la Tierra. La forma de un volcán va a depender del tipo de erupciones; por lo tanto una forma de clasificar a los volcanes es de acuerdo a éstas, pero como a su vez el tipo de erupción depende de las características químicas del magma, otra clasificación se puede hacer con respecto al tipo de material que arrojan. En este aspecto, se puede encontrar un paralelismo entre un volcán y un manantial termal, ambos arrojan fluidos calientes a la superficie (magma y agua respectivamente) y se pueden clasificar de acuerdo a su composición química.

 

Tipo de roca
 Contenido de SiO2 Temperatura* de fusión (°C) Densidad (103 Kg/m³) ----------- Viscocsidad* de la lava (poíses). Minerales Típicos
    Roca -Lava    
Basáltica
menor de 50%
1 225  
2.9
2.6
102

Fildespatos, Piroxenos,

Olivina, Oxidos
Andesítica
cerca de 60%
aproximadamente 1000    
2.6
2.4
105

Feldespatos, Anfíboles,

Piroxenos, Micas
Riolítica
más de 65%
740
2.3
2.2
108

Feldespatos, Cuarzo,

Mica, Anfíboles
(*) Valores en la superficie de la Tierra

 

Figura 13. Principales características de los tres tipos de rocas volcánicas más frecuentes. Los valores dados son aproximados y pueden variar de acuerdo con la composición particular de cada muestra de roca.

 

 

Figura 14. Esquema de un corte transversal de un volcán de tipo central.

Una forma simplificada de clasificar las lavas es de acuerdo a su contenido de sílice (Si02) y de minerales compuestos por fierro y magnesio. Los tres principales tipos de lavas son: riolitas, con un alto contenido de sílice (más de 60%) y un bajo contenido de minerales ferromagnesianos; andesita, con un contenido intermedio de sílice (aproximadamente 60%) y de ferromagnesianos; y basaltos, con un bajo contenido de sílice (menor de 50%) y un alto contenido de ferromagnesianos. Debido a que los minerales ferromagnesianos son generalmente de color oscuro, las rocas más claras serán las de composición riolítica y las más oscuras, las basálticas. Además de esta clasificación general existen algunas otras, más detalladas, en las cuales se toma en cuenta el contenido relativo de otros elementos como el calcio y el potasio y el grado de cristalización de la roca. Un resumen de las principales características de los tres tipos de rocas está dado en la figura 13.

De acuerdo a su forma, los volcanes se pueden dividir en dos tipos: los centrales y los de fisura. Los centrales son los más conocidos, en ellos el magma alcanza la superficie a través de un canal vertical o cráter, al salir éste se va apilando y forma lo que se llama un edificio volcánico, el cual según las circunstancias de su formación va a tener forma cónica o alguna otra forma parecida de acuerdo a su historia eruptiva (Figura 14). Volcanes de este tipo son el Fujiyama, el Vesubio, el Popocatépetl, etc., y se les puede localizar en cualquier lugar del mundo independientemente de su entorno geológico. Además de la variedad en su distribución, las características químicas de este tipo de volcanes tienen un rango muy amplio en su variación, siendo posible encontrar entre sus productos desde rocas riolíticas hasta basálticas.

Por otra parte, los volcanes de fisura están relacionados con zonas de tensión en la corteza que van a provocar fracturas verticales por las que el magma va a ascender formando diques, consiguiendo en algunos casos llegar hasta la superficie y formar así los volcanes de fisura (Figura 15). Este tipo de volcanes va a estar restringido a áreas en las que los esfuerzos tensionales predominen, por ejemplo las cordilleras oceánicas. Las lavas que producen los volcanes de fisura son de tipo basáltico.

OTRAS MANIFESTACIONES

En las secciones anteriores se han descrito las manifestaciones superficiales más conocidas. Es importante hacer notar que éstas se han observado también en el fondo oceánico a varios miles de metros de profundidad, dando origen a un entorno ecológico peculiar (Figura 16). En las zonas de dispersión de la corteza oceánica (por ejemplo en el Golfo de California), se ha observado actividad magmática en forma de extrusiones e intrusiones de material ígneo que calientan el fondo marino. Una vez calentada y mezclada con vapores magmáticos, el agua asciende a través de los sedimentos poco consolidados del fondo y es arrojada en forma de manantiales termales que llegan a alcanzar temperaturas de más de 300°C. Por supuesto que al entrar en contacto con el agua fría del fondo a aproximadamente 0°C, el agua termal se va a enfriar depositando las sales minerales que lleva en solución y formando así las chimeneas que se observan en la figura 16. Además, esta agua caliente va a formar un halo de temperaturas más favorables para los seres vivos del fondo, lo que va a ocasionar que alrededor de las chimeneas se agrupen peces y moluscos, que debido a las condiciones más benignas para su crecimiento, en algunos casos presentan un mayor desarrollo en comparación con los de aguas más frías. También se han descubierto formas de vida características de estas áreas, como los gusanos-tubo y un tipo de bacterias que metabolizan hidrocarburos; ¿y por qué hidrocarburos?, pues la respuesta es sencilla, al atravesar los sedimentos, el agua caliente los "cocina" transformando algunos compuestos de éstos en hidrocarburos. En estudios hechos en la depresión oceánica localizada frente a Guaymas (Sonora, México), se han identificado más de una decena de diferentes hidrocarburos. Además de ser zonas favorables para el crecimiento de seres vivos, las áreas de actividad hidrotermal submarina tienen una gran importancia en la explotación de recursos minerales como los nódulos polimetálicos, pero este aspecto se verá con más detalle en el siguiente capítulo. Por ahora nos referiremos a algunas otras manifestaciones superficiales importantes: las pozas de lodo, las pozas calientes, y los suelos vaporizantes.

Figura 15. Estructura interna que da origen a erupciones de fisura.

Las pozas de lodo son básicamente manantiales termales pero con muy poca agua. En general se forman por descargas de vapor de agua caliente que se encuentra a profundidad. Este vapor es rico en ácido sulfhídrico, que va a disolver las rocas circundantes transformándolas principalmente en arcillas, ópalo y cuarzo. Estos materiales y el agua del vapor que se condensa forman el lodo, cuya viscosidad dependerá de la cantidad de agua disponible y frecuentemente se puede observar una variación estacional. El color del lodo también es variable y puede ser gris, negro, blanco y en algunos casos rojo o rosado debido a la presencia de óxidos de fierro. La coloración del lodo depende principalmente de la cantidad de azufre, ya que si éste se encuentra en grandes cantidades, va a transformar los óxidos de fierro en pirita, que es un mineral de color gris. Cuando el lodo es muy viscoso, el material que es arrojado hacia arriba se puede ir apilando hasta formar un volcán de lodo (Figura 17). Las pozas de lodo tienen generalmente temperaturas menores al punto de ebullición del agua y el burbujeo que se observa en algunos de ellos (Figura 18) se debe sobre todo al desprendimiento de gases, principalmente bióxido de carbono.

Figura 16. Zona de actividad hidrotermal en el fondo del mar, a 1 997 m de profundidad en la cuenca de Guaymas, Sonora, México. La foto muestra algunos ejemplos de la fauna dominante en esos entornos ecológicos.

 

 

Figura 17. Volcanes de lodo en el campo geotérmico de Cerro Prieto, Baja California, México.

Las pozas calientes se forman por la acumulación del agua que arrojan uno o varios manantiales termales y se necesita que las condiciones topográficas del terreno sean favorables, esto es, que exista una depresión en el lugar de los manantiales donde el agua de éstos sea contenida como en una alberca. En algunos lugares es frecuente encontrar este tipo de depresiones relacionadas con manantiales, ya que suelen formarse como resultado de explosiones de origen hidrotermal en los canales que los alimentan. El mecanismo de estas explosiones es el mismo que ya se mencionó para explicar las erupciones de los géiseres: una inestabilidad provocada por el sobrecalentamiento del líquido, que transforma una parte de éste en vapor con la consiguiente liberación de una gran cantidad de energía. Las características químicas de las pozas calientes serán las mismas que las de los manantiales que las alimenten, por lo que se pueden tener pozas ácidas, alcalinas o neutras y el rango de temperaturas que presentan es igualmente amplio.

Los suelos vaporizantes se forman por la acción del vapor que se desprende de un yacimiento en el que los fluidos alcanzan el punto de ebullición a profundidad. Las características químicas del vapor hacen que los fluidos que saturan el suelo sean más bien ácidos y por lo tanto tienden a alterar sus componentes a arcillas, que son minerales de grano muy fino y con muy poca resistencia; debido a esto y a las temperaturas que se alcanzan por estar saturados por vapor, al caminar sobre este tipo de manifestaciones se debe ser muy cuidadoso, ya que el peso de una persona fácilmente puede provocar hundimientos del suelo y a unos cuantos centímetros de la superficie se pueden alcanzar temperaturas cercanas al punto de ebullición. Los suelos vaporizantes son una de las manifestaciones superficiales más peligrosas, ya que por su aspecto es difícil alcanzar a comprender el daño que pueden causar. Por esta razón es recomendable no recorrer zonas geotérmicas sin contar con un guía que conozca la distribución de las manifestaciones termales y su peligrosidad.

 

Figura 18. Poza de lodo en la cual se observa el desprendimiento de gases (Waiotapu, Nueva Zelanda).

SISTEMAS GEOTÉRMICOS

En su sentido más amplio, el término describe un sistema de transporte de calor desde una fuente a profundidad hasta una zona de descarga que generalmente es la superficie de la Tierra. Este transporte de calor usualmente se efectúa a través de un fluido geotérmico que puede ser magma, en el caso de sistemas volcánicos, o bien agua caliente o salmuera (agua con alta concentración de sales), vapor y gases en un sistema geotérmico en el sentido estricto del término. En su camino desde la fuente hacia la zona de descarga, el fluido geotérmico puede ser almacenado temporalmente en un yacimiento, que en el caso de un sistema volcánico forma la cámara magmática. Aquí al hablar de sistemas geotérmicos excluiremos a los sistemas volcánicos y nos referiremos exclusivamente a los sistemas hidrotermales, donde el agua es el fluido que efectúa el transporte de calor.

Estas descargas concentradas de calor que son los sistemas geotérmicos no se encuentran distribuidos uniformente en la superficie de la Tierra, sino que están localizados preferentemente en franjas caracterizadas por ser fronteras activas entre placas, en las cuales éstas se crean o se destruyen (Figura 6). Esta actividad provoca que el material del manto tenga movimientos verticales, o sea que rocas a alta temperatura se desplacen hacia la superficie dando origen a anomalías térmicas.

Como ejemplo de áreas que presentan una intensa actividad geotérmica tenemos el llamado Cinturón de Fuego de la región circumpacífica (Figura 8), al cual pertenece la costa suroeste de México, en la que la frontera entre placas es de tipo destructivo. Un ejemplo de otro tipo de frontera (constructivo) donde se está creando corteza terrestre de tipo oceánico la tenemos en el Golfo de California, en donde se encuentra el campo geotérmico de Cerro Prieto, que tiene una de las producciones de energía eléctrica más altas en el mundo. También se tienen sistemas geotérmicos importantes en algunos lugares alejados de las fronteras entre placas, en zonas donde existen descargas concentradas de calor (puntos calientes) como en algunas islas volcánicas activas, un ejemplo muy conocido son las islas Hawaii y algunas otras del Pacífico Sur.

Los sistemas geotérmicos que se han mencionado son los más potentes en términos de descarga de energía; sin embargo, también se encuentran sistemas geotérmicos con temperaturas menores en muchos lugares donde el flujo de calor tiene un valor promedio y las aguas son calentadas al circular a profundidades de más de 2 kilómetros en la corteza terrestre. Como ya se vio en el capítulo I, un gradiente normal de temperatura implica un aumento de temperatura con la profundidad de aproximadamente 30°/km; así, cuando la permeabilidad de las rocas permite que el agua circule a 3 kilómetros de profundidad, ésta alcanzará temperaturas cercanas al punto de ebullición y puede entonces ser utilizada para usos industriales y también para calefacción. Ejemplos de este tipo de sistemas se tienen en China, Austria y Francia.

Un aspecto muy importante en el estudio de los sistemas geotérmicos es su clasificación. Las características que se toman en cuenta para este fin son:

—la naturaleza del fluido dominante en la parte principal del yacimiento, por ejemplo: agua caliente, vapor, salmuera, etcétera.

—la concentración de componentes químicos en el fluido dominante; por ejemplo, el fluido dominante en el yacimiento puede ser agua de mar diluida, con lo que la concentración de compuestos químicos en solución será muy alta.

—la descarga superficial de calor; esto es, cuánto calor es transportado a la superficie por medio de las manifestaciones hidrotermales y por conducción.

—la entalpia o contenido energético (calorías por gramo) del fluido descargado por el sistema.

De esta forma, se puede denominar a un sistema geotérmico como de alta o baja entalpia si ésta es mayor o menor de 250 calorías/gr. La concentración de componentes químicos puede variar de menos de 0.1%, a 1% y alcanzar valores de más de 1% de sólidos totales disueltos, catalogándose como de concentración baja, intermedia o alta, respectivamente (el agua potable tiene un promedio de 0.20% de sólidos totales disueltos). Por último, la descarga superficial de energía puede ir de 500 a más de 500 000 kilowatts. Esta descarga superficial de calor está determinada por la magnitud de las manifestaciones superficiales que tiene el sistema; y al planear su explotación éste es el valor mínimo de energía que se puede obtener del sistema sin alterarlo significativamente ya que esa es su descarga natural.

Las manifestaciones superficiales (y por lo tanto la descarga) del sistema van a ser afectadas fuertemente por las condiciones hidrológicas y topográficas de la zona, las cuales van a definir la recarga del sistema y la permeabilidad de las capas que forman el yacimiento. Para ejemplificar cómo influyen estos factores, en las figuras 19 (a) y (b) se muestran las secciones transversales simplificadas de dos sistemas geotérmicos: uno en terreno plano y otro en terreno montañoso. De ahí se ve claramente que aunque a profundidad ambos sistemas son equivalente, en la superficie se obtiene una diferente distribución y diferentes tipos de manifestaciones, lo cual es muy importante tomar en cuenta al estar efectuando la exploración superficial de un sistema geotérmico, como se vera en el capítulo IV.

 

Figura 19. Esquemas de cortes transversales de sistemas geotérmicos: (a) en terreno plano y (b) en terreno montañoso.