Geólogo / El Sistema Geotermal Tolhuaca, se ubica en el flanco NW del volcán Tolhuaca, el cual se sitúa en la IX región de la Araucanía, muy cerca del límite con la VIII región del Biobío, a aproximadamente 25 km al NE de la ciudad de Curacautín. Estructuralmente, el sistema pertenece a la Zona Volcánica Sur de la Cordillera de los Andes. Se han realizado variadas perforaciones en su período de exploración, destacando el sondaje de diamantina TOL-1, cuya profundidad abarca los 1073 m. Sobre el análisis de este pozo, trata el presente estudio. El principal objetivo de este trabajo es estudiar detalladamente las características de los minerales de arcilla, su variación - evolución con la temperatura, profundidad y estructuras, además de complementar los resultados con estudios previos, buscando mejorar el entendimiento sobre el Sistema Geotermal Tolhuaca. El estudio de la mineralogía de arcillas es hecho a través del método de difracción de rayos X. Fueron escogidas un total de 23 muestras, las cuales debieron ser preparadas en el Laboratorio de arcillas del Departamento de Geología de la Universidad de Chile, para posteriormente ser analizadas en el Laboratorio de Cristalografía, perteneciente al Departamento de Física de la Universidad de Chile. El difractómetro utilizado se denomina Bruker D8 Advance con 40kV y 30mA. Los resultados muestran una clara división en cuatro dominios principales de mineralogía de arcillas, que además concuerdan con datos estructurales y de alteraciones: dominio de arcillas I (0-376.30 m), caracterizado por la presencia de esmectita pura, junto con la presencia de heulandita y estilbita y concordante con una zona de alteración argílica; dominio de arcillas II (376.30-696.68 m), definido por la abundante presencia de interestratificados clorita-esmectita (corrensita), algunos interestratificados illita-esmectita (I/S) R1, esmectita y clorita, además de laumontita y heulandita, y coincidente con zona de alteración transicional subpropilítica; dominio de arcillas III (696.68-829.5 m), caracterizado por la ausencia de interestratificados C/S, la progresión de los interestratificados I/S R1 a I/S R3, y clorita; dominio de arcillas IV(829.85- 947.89 m), dominado únicamente por clorita, y con la presencia de wairakita. Al analizar los resultados, se concluye que la variación de las arcillas con la profundidad sigue el clásico patrón ampliamente descrito en la literatura, mostrando el paso de esmectita a interestratificados, y posteriormente a clorita en los niveles de mayor temperatura. Sin embargo, la mineralogía presente evidencia un aparente campo de estabilidad mucho mayor que los típicos sistemas geotermales en relación a la temperatura. En el dominio de arcillas II (zona transicional subpropilítica) se aloja la capa sello, un sector con baja permeabilidad caracterizado por predominio de fracturas de cizalle, muy baja frecuencia de vetas, estructuras de bajo ángulo y un régimen de transferencia de calor por conducción. La capa sello divide al pozo en dos regímenes distintos: aguas calentadas por vapor en la superficie, y en los niveles profundos, una dependencia muy marcada de la temperatura. Esta capa está controlada fuertemente por las estructuras y no sólo por la mineralogía. La precipitación de las arcillas en este nivel del sistema tiene directa relación con alguna etapa de alta permeabilidad a lo largo de la historia del Sistema Geotermal Tolhuaca, lo que provoca una alta razón fluido/roca e induce una precipitación de minerales variada y heterogénea, con fases metaestables. La cristalización de estas fases sella las fracturas de un evento hidrotermal temprano, que las preserva de un proceso de alteración más avanzado. De los análisis se desprende una fuerte dependencia de la mineralogía con el control estructural de la zona, teniendo influencia en la temperatura, permeabilidad y consiguiente razón fluido/roca del Sistema Geotermal Tolhuaca. Por otra parte, la litología de la roca caja juega un rol de menor preponderancia.

El Sistema Geotermal Tolhuaca (SGT), ubicado en la zona norte de la IX Región de la Araucanía, Chile y, actualmente, bajo concesión de explotación, ha demostrado ser uno de los más prometedores del sur del país para la generación de energía geotérmica. Durante su proceso exploratorio, se han realizado perforaciones de hasta 2 km, entre las cuales destaca el sondaje de diamantina Tol-1, de 1073 m de profundidad, dada su disponibilidad para el desarrollo de la investigación en cuestión. En este trabajo se realiza un estudio de detalle de la alteración hidrotermal en microestructuras orientadas (i.e. vetas, vetas-fallas, fallas, vetas-brechas), complementando trabajos estructurales previos, además de modelaciones geoquímicas que permitan esclarecer el rol de factores como la litología, temperatura y composición del fluido en la alteración de este sistema. Los resultados sugieren que el SGT ha sido afectado por 4 etapas evolutivas bien diferenciadas: (1) calentamiento y ebullición, (2) formación de fluidos reactivos ácidos y carbonatados calentados por vapor, (3) ebullición y despresurización, (4) posterior a pérdida de CO2. Sin embargo, las observaciones mineralógicas y estructurales indican una segmentación de los procesos, sobre todo en la zona más profunda del pozo. La alteración hidrotermal muestra una estrecha correlación con los dominios estructurales, evidenciando una segmentación química y estructural del sistema. Además, se reconoce una zona superficial de alteración argílica (0 - 300 m) dominada por aguas calentadas por vapor, caracterizada por arcillas (sme, -chl/sme) y óxidos de Fe; una intermedia de alteración sub-propilítica (300 - 670 m) con una extensiva e intensa presencia de arcillas (chl/sme), las que conforman una capa sello impermeable, y una profunda de alteración propilítica (670 - 1073 m), representada por la ocurrencia de epidota y que constituye la parte superior permeable del reservorio. La capa sello, propuesta en esta investigación, es anómala y difiere de los modelos clásicos, sugiriendo que las características estructurales ejercen un rol fundamental en su proceso de formación, siendo un factor de primer orden a considerar en futuras exploraciones.

Geóloga / El Sistema Geotermal Tolhuaca (SGT), localizado en la zona norte de la IX Región de la Araucanía, Chile, ha demostrado ser uno de los campos geotermales más prometedores para la explotación y generación de energía geotérmica. En el prospecto se perforó el sondaje de diamantina Tol-1 (1073 m de profundidad), objeto de diferentes estudios, tanto mineralógicos como estructurales. Por medio de estudios estructurales, se encontraron tres dominios definidos por las estructuras presentes. El primero (<300 m) se caracteriza por presentar un alta frecuencia de fallas con espacios abiertos, fallas normales, vetas de alto ángulo y por una ausencia de fracturas de cizalle. El segundo dominio (300 670 m) posee un predominio de fracturas de cizalle, baja frecuencia de vetas y estructuras de bajo ángulo. El tercer dominio (>670 m) presenta baja densidad de fracturas de cizalle y un predominio de vetas subverticales con espacios abiertos. La catodoluminiscencia (CL) es un fenómeno que se da en minerales catodoluminiscentes, provocado por ciertos elementos trazas o defectos en la red cristalina de estos. Mediante imágenes SEM-CL se pueden revelar características que no son visibles mediante otros métodos petrográficos convencionales, analizando la señal antes mencionada. Por lo anterior, la CL es una herramienta útil para distinguir los diferentes procesos de precipitación mineral, bajo diferentes condiciones físico-químicas, que, a través de otros métodos, no es posible percibir. En el presente trabajo se realiza un estudio textural, a partir de la morfología que revelan los patrones vistos en imágenes SEM-CL, llamados familias de cristalización, tanto en los polimorfos de la sílice como en carbonatos secundarios a lo largo de todo el sondaje. Las familias distinguidas en los polimorfos de la sílice son: colloform, breccia, jigsaw, euhedral y sílice amorfa. En los carbonatos sólo es posible distinguir la familia rhombic calcite. La mayoría de las familias de cristalización son distinguibles mediante microscopía óptica (colloform, breccia, jigsaw, euhedral y rhombic calcite). Sin embargo, la familia sílice amorfa no es posible verla por otras técnicas analíticas convencionales y sólo es visible mediante CL. A partir de las imágenes SEM-CL es posible diferenciar tres etapas que afectaron la evolución del SGT, las cuales son: 1) Despresurización y boiling, evidenciado por la familia breccia, colloform y jigsaw; 2) Infiltración de aguas calentadas por vapor ricas en CO2, dada por las familias rhombic calcite y euhedral; y 3) Calentamiento y boiling, reflejado por la familia sílice amorfa. Estas etapas, si bien difieren de otros autores en cuanto a cantidad y temporalidad, involucran procesos similares a los mencionados por estos mismos.

Geólogo / El presente Trabajo de Título consiste en un estudio hidrogeoquímico de las manifestaciones termales del Plomo (TP) en el valle del Yeso, y Baños Morales (BM) y Colina (BC) en el valle del Volcán. Los tres manantiales se ubican en la Cordillera Principal entre los 33° 34 S y los 33° 54 S, en la cuenca de Maipo Alto, Región Metropolitana. Se extrajo un total de ocho muestras, de las cuales tres fueron tomadas en TP, dos en BM, dos en BC y la última en una vertiente fría del sector del Plomo. Las muestras fueron sometidas a un análisis químico de elementos mayores, menores y trazas, además de un análisis isotópico de D y 18O. Posteriormente, se trataron los datos obtenidos con distintos métodos analíticos, incluyendo diagramas de clasificación, determinación de coeficientes de correlación, análisis de conglomerados y simulaciones geoquímicas con PHREEQC. A partir de los parámetros fisicoquímicos se estableció que las aguas se caracterizan por su alta salinidad (entre 7 y 26 g/L), pH neutro a levemente ácido (6,5 a 7,1) y temperaturas entre 17 y 51°C, correspondientes a BM y BC, respectivamente. En general se observó que las aguas aumentan su concentración hacia el sur, alcanzando su máximo en BC, en el punto de mayor temperatura. Adicionalmente, solo se observaron depósitos de travertino en las dos termas del sector del Volcán. Según la hidroquímica de las aguas termales se determinó que son de tipo Cl-Na. La alta salinidad de las muestras derivaría de la disolución de halita, yeso y carbonatos. Sin embargo, las muestras de BM y BC presentan una alta concentración de HCO3 (669 a 1092 mg/L) y de elementos como Li, B, Rb y Cs, que podrían estar dados por un aporte profundo. En contraste, las aguas de TP tienen concentraciones hasta ocho veces menor. Se detectó un enriquecimiento de As, Fe y Mn exclusivamente en BM, evidencia para establecer que en estas aguas existen aportes adicionales de estos elementos, que no ocurren en el resto de las manifestaciones termales, los que podrían estar dados por procesos de interacción agua-roca propios de esa manifestación. Se ha planteado que la actividad del Sistema de Fallas El Diablo-El Fierro es la principal causa de la condición descrita. Sin embargo, los resultados de isótopos indican un origen meteórico de las aguas y sus características distintivas podrían estar dadas por diferencias en el recorrido y tiempo de residencia de las aguas en profundidad. Se ha determinado que las dinámicas de las aguas de TP y BC están controladas por fallas asociadas a la Faja Plegada y Corrida del Aconcagua y su origen se debe a la circulación de aguas meteóricas en presencia de un gradiente geotermal elevado, asemejándose a un sistema geotermal de tipo tectónico. Finalmente, la concentración de As en BM excede más de 200 veces la norma de agua potable, lo que supone un factor de riesgo para la salud en caso de que estas aguas interactúen con agua dulce para consumo humano.

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Doctor en Ciencias, Mención Geología / La combinación de un análisis estructural a escala regional junto con una extensa base de datos de isótopos de helio, nitrógeno y carbono, composición química y composición de metales traza en manifestaciones volcánicas/geotermales en la parte norte y central de la Zona Volcánica Sur de Chile, revela el rol de las fallas y estructuras en la circulación de fluidos y en el transporte de metales. Las variaciones regionales en la razones isotópicas 3He/4He, d13C-CO2 y d15N son consistentes con los datos reportados de 87Sr/86Sr en lavas a lo largo del segmento estudiado, los que están fuertemente controlados por la distribución espacial del Sistema de Falla Liquiñe-Ofqui (LOFS), que corresponde a una falla transcurrente de intra-arco, y del Sistema de Fallas Oblicuas al Arco (ALFS), que consiste en un conjunto de fallas transpresivas de rumbo NO. La terminación norte del LOFS muestra las signaturas de 3He/4He más primitivas, mientras que en las otras partes de la región las signaturas de isótopos de helio son controladas por la mezcla entre el 3He de derivación mantélica y el 4He de origen cortical, por asimilación magmáticas en la fuente de los fluidos o por contaminación cortical durante la tránsito de los fluidos en la corteza. Ha sido compilada una base de datos de elementos traza (metales base, metales preciosos y metaloides), tomando muestras de fumarolas y aguas termales, donde han sido analizados los isótopos de helio, carbono y nitrógeno. Contrastar las concentraciones de elementos traza con las razones de isótopos de helio ha permitido determinar que los contenidos de metales en fluidos hidrotermales son el resultado de un fuerte control estructural que condiciona la partición selectiva de estos elementos. Las concentraciones más altas de metales base (e.g. Cu, Co, Ni, Pd), provenientes de la lixiviación de la roca caja, se han encontrado en manifestaciones controladas por estructuras NO, mientras que a lo largo del LOFS, las altas vías de permeabilidad permiten el rápido ascenso de metales transportados desde el sistema profundo en fase vapor (e.g. As, Sb, Ge). El sistema geotermal de alta entalpía Tolhuaca (TGS), ubicado en la parte norte del LOFS se estudió en detalle con el fin de evaluar el desacoplamiento entre Cu y As. Para este fin han sido analizadas una serie de muestras de pirita provenientes de un sondaje de 1km de largo para determinar el contenido de metales traza (e.g. Cu, As, Co, Sb, etc.) y los patrones de zonación de dichos metales dentro de los granos de este sulfuro. Se ha logrado detectar zonaciones en la pirita de la zona de alteración argílica somera, donde bordes ricos en Cu (Co) y núcleos deprimidos en As se alternan con bordes deprimidos en Cu (Co) y núcleos ricos en As. Estos datos de microanálisis se contrastaron con datos químicos de inclusiones fluidas en vetas de cuarzo (altas razones Cu/As) y fluidos del pozo geotermal (bajas razones Cu/As), que muestran una clara correspondencia entre las concentraciones relativas de Cu y As en los fluidos hidrotermales y las zonaciones químicas de la pirita. Estas observaciones proporcionan evidencia directa de captura selectiva de los metales en la pirita como resultado de los cambios en la composición del fluido de formación del mineral, debido probablemente a la separación de un fluido de una sola fase en un vapor de baja densidad y una salmuera más densa, capaz de fraccionar Cu y As.