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 adem�s de esto, la espectacularidad que las
caracteriza les a�ade un valor est�tico que ha hecho que en muchos pa�ses se
considere parques nacionales a las zonas que las contienen; uno de los ejemplos
m�s conocidos lo tenemos en Yellowstone (Oregon, EUA), la cual
es probablemente una de las zonas geot�rmicas m�s grandes del mundo y en donde
se puede encontrar casi todo tipo de manifestaciones termales superficiales:
manantiales, g�iseres, fumarolas, pozas de lodo, terrazas de s�lice, pozas calientes,
suelos vaporizantes, etc�tera.
Adem�s 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 a�n en el interior de la Tierra se le llama magma).
La distribuci�n de manifestaciones termales en la superficie de la Tierra no es uniforme y obviamente est� relacionada con zonas de actividad tectonovolc�nica reciente en t�rminos geol�gicos, lo cual quiere decir que esta actividad ha tenido lugar en los �ltimos cientos de miles de a�os. Esta actividad proveer� 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 est�n circunscritas a las fronteras entre placas que pueden ser constructivas o destructivas (Figura 8). Estas fronteras se caracterizan por contener �reas 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 an�malas y por lo tanto a manifestaciones superficiales.
En este cap�tulo se describir�n cada una de las manifestaciones ya mencionadas y se ver� su importancia en cuanto a descarga de energ�a se refiere. Puesto que �stas se encuentran relacionadas con sistemas geot�rmicos a profundidad, tambi�n se tratar�n �stos al final del cap�tulo.
�ste es un t�rmino que aparentemente no necesita una definici�n especial, ya que en nuestro pa�s la mayor�a de la gente ha estado alguna vez en contacto con manantiales termales en balnearios o bien ha tomado aguas minerales que provienen de �stos. Sin embargo, este t�rmino ha tenido que ser definido en forma un poco m�s precisa, ya que lo que en nuestro pa�s ser�a un manantial fr�o (a unos 20°C) en Siberia podr�a ser un manantial termal. Finalmente se ha llegado a una definici�n m�s general: manantial termal es aquel que descarga agua a una temperatura por lo menos 5°C m�s alta que la temperatura media anual del lugar.
Los manantiales termales son las manifestaciones superficiales m�s difundidas en todo el mundo (Figura 9), presentan tambi�n una gran variedad tanto en temperatura como en composici�n qu�mica y de acuerdo con estas caracter�sticas se les clasifica como sigue: pueden ser de alta o baja temperatura (si �sta es mayor o menor de 50°C) y dependiendo del tipo de agua que descargan se les denomina como �cidos (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 lim�n es 3.1, una soluci�n de amoniaco tiene un pH alcalino de 9 y una de sosa c�ustica de 14).
A los manantiales termales tambi�n se les denomina como bicarbonatados, sulfatados
o clorurados si en la composici�n del agua predominan los bicarbonatos, los
sulfatos o los cloruros. Muchas de las aguas minerales que se utilizan para
consumo humano son de tipo s�dico o c�lcico-carbonatado ya que el compuesto
que predomina es el bicarbonato de sodio o de calcio.
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Figura 8. Localizaci�n de los principales sistemas geot�rmicos: 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 Tat�o; 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.
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Figura 9. Manantiales hidrotermales �cidos en la orilla del lago Rotokawa,
Nueva Zelanda.
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Figura 10. Manifestaciones termales de tipo �cido
en el campo geot�rmico de Los Azufres, Michoac�n, M�xico.
Los an�lisis qu�micos de las aguas de manantiales termales revelan que �stas 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 subterr�neas 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). As� es posible inferir la temperatura del agua a profundidad simplemente sabiendo la concentraci�n de diferentes compuestos. Si el s�lice es abundante, entonces la temperatura a la que estuvieron en contacto las rocas y el agua debi� haber sido alta; en cambio si los carbonatos tienen concentraciones altas, la temperatura necesariamente habr� sido baja.
La forma como alcanzan las aguas termales la superficie tambi�n es un factor
importante que influye en su composici�n. Cuando el agua tiene temperaturas
elevadas a profundidad, algunas veces alcanza el punto de ebullici�n 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 bi�xido de carbono y �cido sulfh�drico.
Estos gases se oxidan al mezclarse con aguas subterr�neas fr�as dando origen
a manantiales �cidos. Las aguas �cidas tienen un gran poder corrosivo y van
disolviendo la roca circundante, por lo que los manantiales �cidos en general
presentan un aspecto lodoso, mientras que los manantiales neutros o alcalinos
son caracterizados por la descarga de aguas relativamente claras.
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Manantial
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Edo.
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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
|
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Figura 11. Composici�n t�pica de algunos manantiales termales (las concentraciones
est�n dadas en mg/l).
A diferencia de otras manifestaciones, los manantiales termales no necesariamente se encuentran relacionados con zonas de vulcanismo reciente (aunque la mayor�a de los manantiales de alta temperatura si lo est�). Debido al aumento de la temperatura hacia el interior de la Tierra, a una profundidad de 3 km se encontrar�n emperaturas de m�s de 100°C y por lo tanto el agua que circule a grandes profundidades sufrir� un aumento en su temperatura, de tal forma que al alcanzar la superficie lo har� en forma de un manantial termal. En muchos lugares como Hungr�a, Francia y China existen manantiales relacionados con circulaci�n profunda de aguas subterr�neas.
Los g�iseres son de las manifestaciones superficiales m�s espectaculares, pero
desafortunadamente no son muy numerosas: existen s�lo cerca de 400 g�iseres
en todo el mundo. Esto se explica porque para que existan se deben conjuntar
diversos factores. Esencialmente, un g�iser es un manantial termal que peri�dicamente
se vuelve inestable hidrodin�mica y termodin�micamente.
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Figura 12. Erupci�n del Gran Geyser (Islandia).
A diferencia de los manantiales termales, para los que s�lo se necesita una fuente de calor, agua y un canal permeable que la lleve a la superficie despu�s de ser calentada, un g�iser requiere adem�s de los siguientes factores: un lugar donde el agua se caliente mientras alcanza la temperatura necesaria para provocar la inestabilidad; una abertura del tama�o �ptimo, a trav�s de la cual se lance el agua, y canales subterr�neos para traer agua de recarga despu�s de cada erupci�n. Como se puede ver, tener esta combinaci�n no es f�cil. Un g�iser har� erupci�n cuando una parte del agua que tiene almacenada sea sobrecalentada y ocurra una generaci�n de vapor relativamente cerca de la abertura superficial. Es importante hacer notar que la transformaci�n de un gramo de agua a vapor puede liberar tanta energ�a como la detonaci�n 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 l�quida, la cual es la misma relaci�n que guardan los explosivos s�lidos con los gases que generan (Figura 12).
Como ya se mencion�, los g�iseres son m�s bien fen�menos poco frecuentes y se les encuentra en n�mero considerable s�lo en unos cuantos pa�ses, como son: Estados Unidos, Islandia, Nueva Zelanda, la Uni�n Sovi�tica y Jap�n. Pero tambi�n existen algunos g�iseres aislados en: Chile, M�xico, �frica, las islas Azores, Indonesia y la Rep�blica Popular China. Desafortunadamente, el delicado equilibrio de factores que da origen a un g�iser se puede ver alterado por la acci�n de los seres humanos sobre el medio ambiente; por ejemplo, la sobreexplotaci�n de acu�feros para la extracci�n de agua puede originar un descenso en los niveles del agua subterr�nea, lo cual puede hacer que disminuya la recarga hacia el g�iser. Ese ha sido el caso en muchos pa�ses, entre ellos M�xico. Tres ejemplos tr�gicos se tienen en Nueva Zelanda, donde la explotaci�n de aguas termales para la producci�n de energ�a el�ctrica y para calefacci�n ha provocado la extinci�n de g�iseres en Wairakei y en Rotorua; por otra parte, en la zona geot�rmica de Orakei-Korako, la construcci�n de una presa para una planta hidroel�ctrica provoc� la desaparici�n de un gran n�mero de g�iseres al inundar la zona geot�rmica en que se encontraban. Tambi�n en Estados Unidos la perforaci�n de pozos para el uso de la energ�a geot�rmica afect� la zona de g�iseres en Beowawe, Nevada.
Aunque parezca sorprendente, tambi�n se tiene el caso contrario, en Jap�n se han creado muchos g�iseres artificiales a trav�s de la perforaci�n de pozos en zonas geot�rmicas, 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 dep�sitos importantes de azufre y en este caso su nombre cambia a solfataras y cuando la fumarola es m�s bien rica en �cido b�rico, se le llama sofioni.
Los volcanes son las manifestaciones termales que adem�s 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 mayor�a de los casos de salvar a la poblaci�n. Desde la prehistoria el hombre ha sido v�ctima de las erupciones de los volcanes y ha pasado, en su actitud hacia ellos, del asombro, el miedo y la deificaci�n, a la observaci�n cient�fica, encontrando explicaciones para su actividad y teniendo como meta final la prevenci�n de los periodos de actividad y el aprovechamiento de la enorme energ�a liberada por los volcanes, que han inspirado leyendas, religiones y art�culos cient�ficos. 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 m�s grandes cat�strofes en la historia de la humanidad. La energ�a que liberan en cada erupci�n es inmensa, por ejemplo: la erupci�n del Kilauea en 1952 disip� una energ�a calor�fica equivalente a 1.8 x 1024 ergs, �sta es equivalente a dos quintas partes de los requerimientos de energ�a en Estados Unidos por un periodo igual al de la erupci�n. Es por esa raz�n que algunos cient�ficos consideran a los volcanes como una posible fuente de energ�a para el futuro, cuando se tenga la tecnolog�a que haga posible su aprovechamiento.
Antes de comenzar a describir los volcanes es necesario definir qu� es un volc�n. Esto no es f�cil 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 podr�a pensar que un volc�n es una monta�a que arroja lava, pero �ste no es m�s que un tipo particular de volc�n, el m�s conocido; sin embargo, hay volcanes que no son m�s que una grieta o bien, una depresi�n en la superficie de la Tierra. La forma de un volc�n va a depender del tipo de erupciones; por lo tanto una forma de clasificar a los volcanes es de acuerdo a �stas, pero como a su vez el tipo de erupci�n depende de las caracter�sticas qu�micas del magma, otra clasificaci�n se puede hacer con respecto al tipo de material que arrojan. En este aspecto, se puede encontrar un paralelismo entre un volc�n y un manantial termal, ambos arrojan fluidos calientes a la superficie (magma y agua respectivamente) y se pueden clasificar de acuerdo a su composici�n qu�mica.
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Tipo de roca
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Contenido de SiO2 | Temperatura* de fusión (°C) | Densidad (103 Kg/m³) ----------- | Viscocsidad* de la lava (poíses). | Minerales Típicos | |
| Roca | -Lava | |||||
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| 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 |
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(*) Valores en la superficie de la Tierra
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Figura 13. Principales caracter�sticas de los tres tipos de rocas volc�nicas
m�s frecuentes. Los valores dados son aproximados y pueden variar de acuerdo
con la composici�n particular de cada muestra de roca.
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Figura 14. Esquema de un corte transversal de un volc�n de tipo central.
Una forma simplificada de clasificar las lavas es de acuerdo a su contenido de s�lice (Si02) y de minerales compuestos por fierro y magnesio. Los tres principales tipos de lavas son: riolitas, con un alto contenido de s�lice (m�s de 60%) y un bajo contenido de minerales ferromagnesianos; andesita, con un contenido intermedio de s�lice (aproximadamente 60%) y de ferromagnesianos; y basaltos, con un bajo contenido de s�lice (menor de 50%) y un alto contenido de ferromagnesianos. Debido a que los minerales ferromagnesianos son generalmente de color oscuro, las rocas m�s claras ser�n las de composici�n riol�tica y las m�s oscuras, las bas�lticas. Adem�s de esta clasificaci�n general existen algunas otras, m�s detalladas, en las cuales se toma en cuenta el contenido relativo de otros elementos como el calcio y el potasio y el grado de cristalizaci�n de la roca. Un resumen de las principales caracter�sticas de los tres tipos de rocas est� 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 m�s conocidos, en ellos el magma alcanza la superficie a trav�s de un canal vertical o cr�ter, al salir �ste se va apilando y forma lo que se llama un edificio volc�nico, el cual seg�n las circunstancias de su formaci�n va a tener forma c�nica o alguna otra forma parecida de acuerdo a su historia eruptiva (Figura 14). Volcanes de este tipo son el Fujiyama, el Vesubio, el Popocat�petl, etc., y se les puede localizar en cualquier lugar del mundo independientemente de su entorno geol�gico. Adem�s de la variedad en su distribuci�n, las caracter�sticas qu�micas de este tipo de volcanes tienen un rango muy amplio en su variaci�n, siendo posible encontrar entre sus productos desde rocas riol�ticas hasta bas�lticas.
Por otra parte, los volcanes de fisura est�n relacionados con zonas de tensi�n 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 as� los volcanes de fisura (Figura 15). Este tipo de volcanes va a estar restringido a �reas en las que los esfuerzos tensionales predominen, por ejemplo las cordilleras oce�nicas. Las lavas que producen los volcanes de fisura son de tipo bas�ltico.
En las secciones anteriores se han descrito las manifestaciones superficiales
m�s conocidas. Es importante hacer notar que �stas se han observado tambi�n
en el fondo oce�nico a varios miles de metros de profundidad, dando origen a
un entorno ecol�gico peculiar (Figura 16). En las zonas de dispersi�n de la
corteza oce�nica (por ejemplo en el Golfo de California), se ha observado actividad
magm�tica en forma de extrusiones e intrusiones de material �gneo que calientan
el fondo marino. Una vez calentada y mezclada con vapores magm�ticos, el agua
asciende a trav�s de los sedimentos poco consolidados del fondo y es arrojada
en forma de manantiales termales que llegan a alcanzar temperaturas de m�s de
300°C. Por supuesto que al entrar en contacto con el agua fr�a del fondo
a aproximadamente 0°C, el agua termal se va a enfriar depositando las sales
minerales que lleva en soluci�n y formando as� las chimeneas que se observan
en la figura 16. Adem�s, esta agua caliente va a formar un halo de temperaturas
m�s 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 m�s
benignas para su crecimiento, en algunos casos presentan un mayor desarrollo
en comparaci�n con los de aguas m�s fr�as. Tambi�n se han descubierto formas
de vida caracter�sticas de estas �reas, como los gusanos-tubo y un tipo de bacterias
que metabolizan hidrocarburos; �y por qu� hidrocarburos?, pues la respuesta
es sencilla, al atravesar los sedimentos, el agua caliente los "cocina" transformando
algunos compuestos de �stos en hidrocarburos. En estudios hechos en la depresi�n
oce�nica localizada frente a Guaymas (Sonora, M�xico), se han identificado m�s
de una decena de diferentes hidrocarburos. Adem�s de ser zonas favorables para
el crecimiento de seres vivos, las �reas de actividad hidrotermal submarina
tienen una gran importancia en la explotaci�n de recursos minerales como los
n�dulos polimet�licos, pero este aspecto se ver� con m�s detalle en el siguiente
cap�tulo. Por ahora nos referiremos a algunas otras manifestaciones superficiales
importantes: las pozas de lodo, las pozas calientes, y los suelos vaporizantes.
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Figura 15. Estructura interna que da origen a erupciones de fisura.
Las pozas de lodo son b�sicamente 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 �cido sulfh�drico, que va a disolver las
rocas circundantes transform�ndolas principalmente en arcillas, �palo y cuarzo.
Estos materiales y el agua del vapor que se condensa forman el lodo, cuya viscosidad
depender� de la cantidad de agua disponible y frecuentemente se puede observar
una variaci�n estacional. El color del lodo tambi�n es variable y puede ser
gris, negro, blanco y en algunos casos rojo o rosado debido a la presencia de
�xidos de fierro. La coloraci�n del lodo depende principalmente de la cantidad
de azufre, ya que si �ste se encuentra en grandes cantidades, va a transformar
los �xidos 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 volc�n de lodo (Figura 17). Las pozas de lodo tienen generalmente
temperaturas menores al punto de ebullici�n del agua y el burbujeo que se observa
en algunos de ellos (Figura 18) se debe sobre todo al desprendimiento de gases,
principalmente bi�xido de carbono.
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Figura 16. Zona de actividad hidrotermal en el fondo del mar, a 1 997 m de
profundidad en la cuenca de Guaymas, Sonora, M�xico. La foto muestra algunos
ejemplos de la fauna dominante en esos entornos ecol�gicos.
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Figura 17. Volcanes de lodo en el campo geot�rmico de Cerro Prieto, Baja California,
M�xico.
Las pozas calientes se forman por la acumulaci�n del agua que arrojan uno o varios manantiales termales y se necesita que las condiciones topogr�ficas del terreno sean favorables, esto es, que exista una depresi�n en el lugar de los manantiales donde el agua de �stos 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 mencion� para explicar las erupciones de los g�iseres: una inestabilidad provocada por el sobrecalentamiento del l�quido, que transforma una parte de �ste en vapor con la consiguiente liberaci�n de una gran cantidad de energ�a. Las caracter�sticas qu�micas de las pozas calientes ser�n las mismas que las de los manantiales que las alimenten, por lo que se pueden tener pozas �cidas, alcalinas o neutras y el rango de temperaturas que presentan es igualmente amplio.
Los suelos vaporizantes se forman por la acci�n del vapor que se desprende
de un yacimiento en el que los fluidos alcanzan el punto de ebullici�n a profundidad.
Las caracter�sticas qu�micas del vapor hacen que los fluidos que saturan el
suelo sean m�s bien �cidos 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 f�cilmente puede provocar hundimientos del suelo
y a unos cuantos cent�metros de la superficie se pueden alcanzar temperaturas
cercanas al punto de ebullici�n. Los suelos vaporizantes son una de las manifestaciones
superficiales m�s peligrosas, ya que por su aspecto es dif�cil alcanzar a comprender
el da�o que pueden causar. Por esta raz�n es recomendable no recorrer zonas
geot�rmicas sin contar con un gu�a que conozca la distribuci�n de las manifestaciones
termales y su peligrosidad.
Figura 18. Poza de lodo en la cual se observa el desprendimiento de gases (Waiotapu, Nueva Zelanda).
En su sentido m�s amplio, el t�rmino 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 efect�a a trav�s de un fluido geot�rmico que puede ser magma, en el caso de sistemas volc�nicos, o bien agua caliente o salmuera (agua con alta concentraci�n de sales), vapor y gases en un sistema geot�rmico en el sentido estricto del t�rmino. En su camino desde la fuente hacia la zona de descarga, el fluido geot�rmico puede ser almacenado temporalmente en un yacimiento, que en el caso de un sistema volc�nico forma la c�mara magm�tica. Aqu� al hablar de sistemas geot�rmicos excluiremos a los sistemas volc�nicos y nos referiremos exclusivamente a los sistemas hidrotermales, donde el agua es el fluido que efect�a el transporte de calor.
Estas descargas concentradas de calor que son los sistemas geot�rmicos no se encuentran distribuidos uniformente en la superficie de la Tierra, sino que est�n localizados preferentemente en franjas caracterizadas por ser fronteras activas entre placas, en las cuales �stas 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 anomal�as t�rmicas.
Como ejemplo de �reas que presentan una intensa actividad geot�rmica tenemos el llamado Cintur�n de Fuego de la regi�n circumpac�fica (Figura 8), al cual pertenece la costa suroeste de M�xico, en la que la frontera entre placas es de tipo destructivo. Un ejemplo de otro tipo de frontera (constructivo) donde se est� creando corteza terrestre de tipo oce�nico la tenemos en el Golfo de California, en donde se encuentra el campo geot�rmico de Cerro Prieto, que tiene una de las producciones de energ�a el�ctrica m�s altas en el mundo. Tambi�n se tienen sistemas geot�rmicos importantes en algunos lugares alejados de las fronteras entre placas, en zonas donde existen descargas concentradas de calor (puntos calientes) como en algunas islas volc�nicas activas, un ejemplo muy conocido son las islas Hawaii y algunas otras del Pac�fico Sur.
Los sistemas geot�rmicos que se han mencionado son los m�s potentes en t�rminos de descarga de energ�a; sin embargo, tambi�n se encuentran sistemas geot�rmicos 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 m�s de 2 kil�metros en la corteza terrestre. Como ya se vio en el cap�tulo I, un gradiente normal de temperatura implica un aumento de temperatura con la profundidad de aproximadamente 30°/km; as�, cuando la permeabilidad de las rocas permite que el agua circule a 3 kil�metros de profundidad, �sta alcanzar� temperaturas cercanas al punto de ebullici�n y puede entonces ser utilizada para usos industriales y tambi�n para calefacci�n. Ejemplos de este tipo de sistemas se tienen en China, Austria y Francia.
Un aspecto muy importante en el estudio de los sistemas geot�rmicos es su clasificaci�n. Las caracter�sticas 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, etc�tera.
—la concentraci�n de componentes qu�micos en el fluido dominante; por ejemplo, el fluido dominante en el yacimiento puede ser agua de mar diluida, con lo que la concentraci�n de compuestos qu�micos en soluci�n ser� muy alta.
—la descarga superficial de calor; esto es, cu�nto calor es transportado a la superficie por medio de las manifestaciones hidrotermales y por conducci�n.
—la entalpia o contenido energ�tico (calor�as por gramo) del fluido descargado por el sistema.
De esta forma, se puede denominar a un sistema geot�rmico como de alta o baja entalpia si �sta es mayor o menor de 250 calor�as/gr. La concentraci�n de componentes qu�micos puede variar de menos de 0.1%, a 1% y alcanzar valores de m�s de 1% de s�lidos totales disueltos, catalog�ndose como de concentraci�n baja, intermedia o alta, respectivamente (el agua potable tiene un promedio de 0.20% de s�lidos totales disueltos). Por �ltimo, la descarga superficial de energ�a puede ir de 500 a m�s de 500 000 kilowatts. Esta descarga superficial de calor est� determinada por la magnitud de las manifestaciones superficiales que tiene el sistema; y al planear su explotaci�n �ste es el valor m�nimo de energ�a 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 hidrol�gicas y topogr�ficas
de la zona, las cuales van a definir la recarga del sistema y la permeabilidad
de las capas que forman el yacimiento. Para ejemplificar c�mo influyen estos
factores, en las figuras 19 (a) y (b) se muestran las secciones transversales
simplificadas de dos sistemas geot�rmicos: uno en terreno plano y otro en terreno
monta�oso. De ah� se ve claramente que aunque a profundidad ambos sistemas son
equivalente, en la superficie se obtiene una diferente distribuci�n y diferentes
tipos de manifestaciones, lo cual es muy importante tomar en cuenta al estar
efectuando la exploraci�n superficial de un sistema geot�rmico, como se vera
en el cap�tulo IV.
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Figura 19. Esquemas de cortes transversales de sistemas geot�rmicos: (a)
en terreno plano y (b) en terreno monta�oso.
