El papel del sustrato geológico en el escurrimiento superficial
y
en los acuíferos del campo geotérmico Los Azufres
Peter Birkle Vicente Torres-Rodríguez Eduardo González-Partida
Mirna Guevara-García
Instituto de Investigaciones Eléctricas
Como parte de la solución del problema que representa la escasa información que se tiene acer- ca del origen de la recarga profunda del yacimiento geotérmico Los Azufres, Michoacán, se ana- lizó el potencial de infiltración y almacenamiento de la zona, a partir del estudio del escurrimien-
to superficial medido al fin de la temporada de secas. El papel que juega la composición litoló- gica de la región, se manifiesta directamente en los volúmenes de agua detectados en los acuí- feros del interior de cada unidad geológica; esto permitió hacer una clasificación de sus condicio- nes hidrogeológicas: Complejo Basal Andesítico (reservorio principal del yacimiento), con un potencial de infiltración variable, debido a heterogeneidades en su fracturamiento y alteración hi- drotermal; riolitas Agua Fría, con un potencial de infiltración restringido a fracturas; domos San Andrés y Cerro Mozo, formaciones impermeables y sin posibilidades de infiltración; riolitas Yerba- buena con los domos El Bosque y El Rosario, alta capacidad de infiltración vertical profunda en estructuras radiales de enfriamiento; y domo El Guangoche, poca permeabilidad. El volumen de escurrimiento superficial al fin de la temporada de secas representa sólo el 6% del volumen total precipitado, y corresponde al límite inferior de almacenamiento de un sistema de acuíferos colga- dos en las laderas de las montañas. La mayoría de la lluvia se pierde por evaporación, escurri- miento superficial durante las lluvias e infiltración profunda.
Palabras clave: Los Azufres, Michoacán, escurrirnientos superficiales, caudal, áreas de capta- ción, hidrogeología, tipos de acuíferos, potenciales de infiltración, permeabilidad.
Introducción
No obstante que los pozos geotérmicos de Los Azu- fres, Michoacán, (LA) producen, desde 1982, energía mediante la explotación de agua geotérmica y vapor provenientes de un reservorio con una profundidad de entre 600 a 3000 m, son muchas las interrogantes acerca del origen y el volumen de la recarga al yaci- miento. Encontrar respuesta a estas preguntas será de gran importancia para el futuro del campo.
Los intentos por explicar la recarga se han basado en la aplicación de técnicas isotópicas. Por ejemplo, Iglesias (1983) trató de comprobar la interconexión hi- dráulica entre los pozos, utilizando trazadores de yo- duro de potasio; Aragón (1985) lo intentó con iridio-92, en ambos casos los resultados experimentales no die- ron evidencia de interconexión profunda.
Otra línea de investigación ha sido la aplicación de los isótopos estables La técnica permite de- terminar el origen de las aguas aportantes al yaci- miento geotérmico por medio del contenido de los pro- pios isótopos que se comporta muy diferente con aguas geotérmicas que con aguas meteóricas.
En el campo geotérmico de LA el contenido de los se incrementa con la fracción geotérmica del flui- do (oxygen-shift) y el de permanece sin cambios. Giggenbach y Quijano (1981) explicaron este fenóme- no con la recarga del reservorio con paleo-aguas pro- cedentes de rocas andesíticas, en la que se excluye la posibilidad de la alimentación con agua meteórica.
Otros autores explicaron el oxygen-shift con proce-
bó el origen y la distribución de los flujos profundos en el campo geotérmico de LA.
La construcción de un balance hidrológico, con la investigación de los sistemas de agua superficiales y su interacción con el subsuelo, representa un método indirecto para interpretar la circulación de
los
fluidos, incluyendo el intercambio entre aguas meteóricas de capas someras y el reservorio geotérmico. Evidente- mente, la solución del problema implica estudiar al sis- tema hidrológico en cada una de sus componentes.En este trabajo se discuten las relaciones que guar- dan la composición litológica superficial con la forma- ción de acuíferos someros, y sus implicaciones en la infiltración profunda. La fuente principal de informa- ción para esta parte del problema será un análisis de- tallado de la distribución y la geometría de los escu- rrimientos de aguas superficiales en las cuencas incidentes de Los Azufres.
Marco físico
Geología y tectónica estructural
El subsuelo de las montañas de LA está formado en su mayor parte por el Complejo Basal Andesítico del mio- ceno inferior hasta el pleistoceno inferior (Dobson y Mahood, 1985; Aumento y Gutiérrez, 1980) que tiene un espesor de más de 2000 m. Estas rocas se mani- fiestan en el altiplano de la zona norte (zona Marítaro) del campo geotérmico (ilustración 1) hasta el pueblo de Jeráhuaro, y en la pendiente entre Tejamaniles y el pueblo de San Pedro.
En el pleistoceno inferior se cambió la química de las actividades volcánicas: las riolitas Agua Fría pene- traron las andesitas y formaron una capa horizontal con un espesor hasta de 800 m (Garduño, 1987; de la Cruz e t a l . , 1982). Estas riolitas fluidales ahora se mani- fiestan en el módulo Marítaro en el área en donde se localizan los cerros El Gallo (EG), El Chino (CEC), Piz- cuaro (CP), La Providencia (CLP) y Las Humaredas (CLH), así como El Jilguero (CEJ) y El Chinapo (CCH) en la zona sur (zona Tejamaniles).
En el E y NW del campo geotérmico, se forman
complejos dacíticos como los domos San Andrés En la zona de LA dominan tres sistemas tectónicos: (CSA) y Cerro Mozo (CM). Los domos El Carpintero
(MEC), El Bosque (MEB), El Rosario (MER) y El Guan- goche (CEG) de riolitas vítreas y sus tobas relaciona- das, que se conocen como las riolitas Yerbabuena, cu- bren el flanco oeste y sur oeste del área. Con ellos se termina la fase ácida en el pleistoceno superior. Conos cuaternarios del tipo basáltico se formaron en el N y NE (Dobson y Mahood, 1985), fuera del área de es- tudio.
Los flujos piroclásticos del cerro Guangoche repre- sentan, con su edad de 28 mil años, la última fase eruptiva en el área de LA (Pradal y Robin, 1985).
Las zonas planas en el sur y en algunos valles en el centro del LA están cubiertas con aluviones y depósi- tos cuaternarios. La configuración geológica del campo se muestra en la ilustración 2 donde se muestran dos secciones geológicas, una N-S, y otra de ONO-ESE. Las líneas de sección se aprecian en la ilustración 1.
El conformado por estructuras con orientaciones NNO-SSE y N-S, que corresponden al sistema regio- nal de la cuenca del Balsas (de la Cruz et al., 1982; Garduño & López, 1986) de edad plioceno. En LA las fallas representativas de este sistema son las de La Fresa y Laguna Verde.
edad menor de 0.8 Ma (López, 1991); son de menor importancia en el área y su mayor distribución se encuentra en la zona Tejamaniles: fallas El Vampiro, El Viejón y Agua Ceniza.
El más joven, con una dirección E-O que refleja la di- rección dominante del Cinturón Volcánico Mexicano (CVM) y de LA. Sus fallas cortan a las riolitas Agua Fría y a las dacitas de San Andrés, mientras que las riolitas Yerbabuena no están afectadas. Así, se pue- de determinar una edad para esta última fase de ac- tividad tectónica entre 0.4 y 0.15 Ma (Dobson y Ma- hood, 1985). Sus principales estructuras en el área de LA son las fallas Agua Fría, Laguna Larga, El Chino, Marítaro, Los Coyotes y La Cumbre, todas ellas localizadas en la zona Marítaro y las fallas El Chinapo, Tejamaniles y Los Azufres en la zona Tejamaniles.
Hidrología
El área de LA se manifiesta como una montaña central con escurrimiento por todas sus pendientes. El campo geotérmico se encuentra sobre el altiplano de esta montaña. Una divisoria de aguas separa la cuenca de LA en dos partes independientes (ilustración 3):
La subcuenca del Norte con los flujos principales del río Agrio y el río Santa Teresa, descargando al NO en dirección a la ciudad de Morelia por el siste- ma del lago de Cuitzeo.
La subcuenca del Sur con el río San Pedro y sus arroyos de enlace que descargan por el SE al siste- ma del Medio Balsas. Los escurrimientos perennes y los de la temporada seca (junio-septiembre) están ilustrados con líneas continuas y discontinuas, res- pectivamente.
La mayoría de los arroyos en la zona de investiga- ción están relacionados con sistemas de fallas y es- tructuras débiles: En el centro del campo geotérmico la mayoría de los ríos ha labrado su cauce dentro de fallas del sistema E-O, como el arroyo Agua Fría en la falla del mismo nombre, o el arroyo Los Azufres en la falla Tejamaniles. En la parte sur los escurrimientos se alojan en las fallas de dirección NE-SO, como el río Tejamaniles que se alinea con la falla el Viejón. Por su parte, en el extremo norte del campo, arroyos como los del río Agrio están relacionados con fallas del sistema NNO-SSE y N-S. Las aguas de la región se pueden agrupar en tres tipos:
Manantiales fríos, que consisten de agua meteórica reciente.
Manantiales calientes, con influencia de vapor de ebullición (Nieva et al., 1987)
Fluidos profundos del reservorio geotérmico. Estos últimos no afloran de manera natural en la superfi- cie, y su presencia se conoce por pozos geotérmi- cos (Ramírez et al., 1988).
Áreas principales de captación
Método
El área de investigación se dividió en subcuencas para determinar la interacción de los escurrimientos super- ficiales con los acuíferos. Los escurrimientos superfi- ciales se alimentan en su zona de captación por siste- mas de acuíferos someros locales. Este intercambio depende de la permeabilidad, del fracturamiento y de la porosidad del sustrato.
cuencas (ilustración 4). En cada una de ellas se midie- ron los flujos a la entrada y a la salida. Este procedi- miento se aplicó en las 22 localidades medidas al final de la temporada seca (principios de junio de 1995).
Resultados
Los resultados de las mediciones se muestran en la ilustración 4. Los datos de cada subcuenca se han ex- presado en términos de caudal por kilómetro cuadra- do (I/s km2) con la finalidad de hacer una evaluación objetiva y estandarizada de la recarga de las subcuen- cas. En la ilustración se pueden hacer dos grandes agrupamientos:
Zonas con poco escurrimiento superficial (< O - 4 I/s km2).
Zonas con fuerte alimentación procedente de acuí- feros someros (> 4 I/s km2, incluyendo valores mayo- res a 20 I/s km2).
Es claro que la fuente de alimentación de los arro- yos durante la temporada seca procede de los acuí- feros someros que aquéllos atraviesan.
Del análisis hidrológico y litológico de la región se distinguen cuatro zonas principales de alimentación de
los
arroyos a partir de acuíferos someros:El valle Yerbabuena que descarga con sus acuíferos someros cerca de 48 I/s km2 (subcuenca para la alimentación del río Santa Teresa. Los aluviones cuaternarios representan el acuífero principal de ali- mentación.
El valle de Tejamaniles (subcuenca que contri- buye con 10 a 20 I/s km2 de sus aluviones y tierras negras al río Tejamaniles. El sustrato impermeable del acuífero somero está formado en este lugar por las riolitas que afloran en el valle y que forman las montañas de los alrededores.
Los tributarios que alimentan a la laguna Larga y al río Santa Teresa:
La subcuenca del manantial San Alejo con un caudal de 35 I/s km2 (subcuenca En la sub- cuenca se conocen manantiales calientes alimen- tados por fluidos y vapor que ascienden a lo largo de las fallas que se presentan en las riolitas. Los manantiales que descargan al NE de la la- guna Larga con un caudal de 43 I/s km2 (sub- cuenca
Los aluviones del valle del Campamento que contri- buyen con 25 km2 al arroyo (subcuenca Un canal artificial lleva esta agua a la laguna Larga. Por eso, la sección pierde agua en su transcurso y no tiene interacción con los acuíferos de los alrede- dores.
Descarga total de
los
acuíferos somerosDistribución pluvial
Se calculó un valor promedio de 1330 mm para la pre- cipitación del área de estudio. Para ello se utilizaron los datos diarios y mensuales del periodo 1955-1979 de 14 estaciones climatológicas (Cedillo, 1981) con el método de isoyetas.
La cantidad de lluvia dentro del campo geotérmico varía mucho dependiendo de la temporada del año: el 77.8% de la lluvia precipita de junio a septiembre, mien- tras que el 22.8% restante (303 mm) recarga el área en la temporada seca entre octubre y mayo. La descarga de los ríos en tiempo de lluvia representa casi en su totalidad al escurrimiento directo del agua meteórica.
nar la descarga del agua capturada en las capas del suelo, lo cual proporciona información sobre la capa- cidad de almacenamiento de los sistemas de acuíferos someros. El término acuífero somero
lo
utilizamos aquí para aquellas aguas presentes a profundidades meno- res de cien metros.Mediciones hidrométricas
Las mediciones hidrométricas en la temporada de se- cas representan la descarga y el almacenamiento mí- nimo de los acuíferos someros. Se utilizaron un moline- te del tipo MP-Geopacks y presas móviles para medir la descarga de los escurrimientos al final del periodo seco del año hidrológico 1994-1995. Los sitios de me- dición aparecen en las ilustraciones 3 y 4, y los resul- tados en el cuadro 1. Las ocho estaciones en el borde exterior del área de estudio se ubicaron en las zonas más planas de los arroyos en la zona montañosa alre- dedor del campo geotérmico.
Los arroyos Laguna Larga y Agua Fría, y el manan- tial San Alejo alimentan la laguna Larga, y descargan, controlados por una presa artificial, al río Santa Teresa.
Caudal de los acuíferos someros
Un primer análisis de los datos muestra que la canti- dad total de descarga de los acuíferos en las cuencas de Marítaro y Tejamaniles es muy similar (227.5 I/s
vs
249.5 l/s), no obstante que el área de captación de la primera es la mitad de la otra (60.48
vs
123.69 km2). Considerando el doble tamaño de la cuenca hidrográ- fica de Tejamaniles, se puede concluir que la descarga de acuíferos someros por kilómetro cuadrado es mu- cho más alta en Marítaro (3.8I/s
km2vs
2.6 I/s km2).El alto volumen de descarga de los acuíferos some- ros en Marítaro se puede atribuir a un potencial de al- macenamieno más alto, a un mayor espesor de la uni- dad almacenadora, o a una combinación de ambos casos. La descarga más alta de los acuiferos someros en la temporada seca se midió en las áreas de influen- cia de los ríos San Pedro y Santa Teresa.
El área de recarga de la laguna Verde no se consi- deró en el balance total de los acuíferos someros por su condición especial de una subcuenca aislada e in- dependiente.
Evaluación del potencial de infiltración por Los domos San Andrés y Cerro Mozo se caracteri- la distribución de
los
escurrimientos zan por una densidad baja de ríos perennes y por el escurrimiento inmediato del agua en la temporada deMétodo lluvias.
Los domos ríoliticos (vítreos) muestran característi- Para obtener información sobre la capacidad de infil- cas propias para cada estructura individual. El domo tración del subsuelo es importante conocer el compor- Yerbabuena se distingue por la falta de escurrimientos tamiento de
los
ríos (intermitentes y perennes) durante superficiales, mientras que el domo El Guangoche las diferentes épocas del año para cada unidad geo- está dominado por escurrimientos en tiempo de lluvia. lógica. Esto se obtiene a partir del cálculo de densidad Las partes del norte y del sur del domo El Jilguero, de arroyos por km2 en las unidades geológicas que de composición riolítica fluidal, localizado en el centroéstos atraviesan. del área de estudio, muestran una distribución de
los
La densidad de distribución de ríos [km/km2] depen- escurrimientos muy homogénea con densidades altas de directamente de la permeabilidad del subsuelo, de arroyos intermitentes (0.96 km/km2) y una baja dis- especialmente de aquella debida al fracturamiento. tribución de ríos perennes (O. 17 km/km2).
Las áreas con una concentración alta de ríos perennes El Complejo Basal Andesítico representa en su com- se caracterizan por contar con un subsuelo con una portamiento hidrogeológico un estilo intermedio entre capacidad de almacenamiento muy alta, debida a su las riolitas y las arenas, caracterizándose por una alta vez a la alta porosidad (por ejemplo tobas o capas de densidad de escurrimientos intermitentes (0.6-1.6 arena) o por sus fuerzas capilares (por ejemplo limos y
arciIlas).
Las rocas fracturadas, como lo son las rocas volcá- nicas, tienen la tendencia de alimentar a los acuíferos profundos por el descenso de una fracción del agua meteórica. Por eso, en áreas con un fracturamiento alto existen solamente escurrimientos temporales durante la lluvia. Lo mismo es valido para capas impermea- bles, con la diferencia importante de que el drenaje no infiltra al subsuelo sino que escurre superficialmente fuera del área de captación.
Resulta dos
En la ilustración 5 se muestra la distribución de los escurrimientos superficiales sobre las capas geológi- cas en el área de estudio, a partir de
los
datos esta- dísticos del cuadro 2. En general, la densidad de arro- yos perennes por kilómetro cuadrado varía entre 0.1 km/km2 y 1.8 km/km2, mientras que los ríos intermiten- tes (= ríos adicionales en tiempo de lluvia) muestran una distribución más amplia (0.2 3.7 km/km2).Los
aluviones se caracterizan por una densidad alta de ríos perennes (0.4 0.7 km/km2). Durante la tempo- rada de lluvia, la cantidad de ríos no aumenta signifi- cativamente en comparación con otras unidades geo- lógicas por la existencia de un sistema saturado de ríos perennes.km/km2) y una alta densidad de escurrirnientos peren- nes (0.1 1.0 km/km2).
La ilustración 6 refleja la composición geológica en la naturaleza de los escurrimientos superficiales. Cada unidad geológica tiene una estructura propia en la dis- tribución de sus arroyos. Este método puede ayudar a reconocer capas geológicas con conocimientos hidro- lógicos.
Interpretación
Los
aluviones reaccionan como una esponja: las ca- pas se saturan con agua meteórica en la temporada de junio hasta septiembre, y descargan lentamente en la temporada seca.Por su parte los piroclastos en el centro del campo geotérmico muestran un comportamiento un poco dife- rente: la alteración hidrotermal causa una infiltración acelerada al subsuelo por lo cual la distribución de arroyos no aumenta significativamente en la tempora- da de lluvia. Tal como los aluviones, el desborde de acuíferos colgados en forma de arroyos superfiales se manifiesta al pie de las montañas dentro de las capas finas de arenas y tobas del plioceno superior. La poro- sidad alta provoca el almacenamiento de agua meteó- rica en los acuíferos someros, asegurando una larga red de escurrimientos durante todo el año.
La impermeabilidad de las dacitas y la ausencia de sistemas mayores de fallas dentro de ellas impiden
procesos de infiltración en las áreas de los domos San Andrés y Cerro Mozo,
lo
que propicia que el resto del año se cuente con una abundancia de arroyos en tiem- pos de lluvias fuertes y su ausencia en época seca.La ausencia de arroyos y manantiales durante todo el año en el domo Yerbabuena indica procesos mayo- res de infiltración, probablemente causados por frac- turas radiales heredadas de su enfriamiento. Los even- tos fuertes de lluvia desaparecen rápidamente en las fracturas de las riolitas, y posiblemente no forman acuíferos someros sino que se infiltran profundamente. Recuérdese que los domos necesariamente están co- municados al reservorio magmático que los originó, y que son frecuentes las fracturas verticales, radiales y/o anulares dentro de ellos. Un potencial de almacena- miento alto en las riolitas propiciaría escurrimientos du- rante la temporada seca.
Al contrario del domo Yerbabuena, las característi- cas del domo El Guangoche indican la impermeabili- dad de esta unidad: la falta de escurrimientos durante la temporada seca significa que no hay descarga de los acuíferos someros. La existencia de ríos intermiten- tes durante la temporada de lluvias fuertes, muestra que la mayor parte del agua meteórica no puede infil- trarse al subsuelo.
grandes cantidades de agua que se infiltraron en las rocas alteradas de las riolitas fluidales y del complejo basal andesítico de las montañas alrededor de los va- lles. Junto con las piroclásticas pliocénicas, ellos re- presentan los acuíferos someros principales al pie de las montañas.
Acuíferos en rocas volcánicas fracturadas
Formados a varios niveles de profundidad por descar- gas a lo largo de fallas E-O. Especialmente las riolitas Agua Fría ofrecen condiciones de fracturamiento a lo largo de las fallas El Chino, Laguna Larga, San Alejo, Agua Fría y Los Azufres, donde descargan varios ma- nantiales fríos y fumarolas También los arroyos Laguna Larga, Campamento y el principio del río Tejamaniles se ubican en la dirección E-O de estas fallas.
El Complejo Basal Andesítico está influenciado por fallas del sistema NE-SO (El Viejón, El Vampiro), del sistema N-S (fallas Laguna Verde y La Fresa) y del sis- tema E-O (fallas Los Coyotes y Marítaro). El tamaño ex- tremo de estas fracturas permite procesos de circula- ción hasta profundidades de cientos de metros, que se observan en la descarga de fumarolas y manantiales calientes. Por eso se propone, aparte de las fallas, que el almacenamiento somero de estas formaciones se causó por la alteración hidrotermal con la formación de porosidad secundaria.
Acuíferos profundos de rocas volcánicas (domo Yerbabuena)
Con fluidos ascendentes, requieren de estructuras ra- diales con un alcance muy profundo. Se formaron du- rante el enfriamiento del complejo del domo desde hace 0.30 Ma hasta 0.15 Ma (Dobson y Mahood, 1985).
Acuitardos en el área de estudio
Se caracterizan por la abundancia de arroyos exclusi- vamente durante lluvias fuertes. Estas capas forman sellos impermeables para aguas circulantes, por ejem- plo los domos dacíticos de San Andrés y Cerro Mozo así como el domo riolítico El Guangoche.
Evaluación hidrológica de las formaciones
El cuadro 3 muestra un resumen de las características hidrogeológicas y geotécnicas de las unidades del área del estudio. Cada unidad tiene una variedad de efectos por su heterogenidad en el grado de alteracio- nes y en su régimen tectónico.
currimientos perennes se encuentran solamente en va- lles cubiertos con aluviones cuaternarios, la mayoría de ellos alineados con sistemas de fallas de dirección E-O. El potencial de almacenamiento del domo y su función de un acuífero somero están muy restringidos. La permeabilidad de las riolitas es muy baja como lo su- giere la densidad alta de escurrimientos intermitentes. La alta densidad de escurrimientos intermitentes en el área del Complejo Basal Andesítico indica, en gene- ral, la característica impermeable de las andesitas, mientras que la alta densidad de escurrimientos pe- rennes comprueba que una porción del agua metórica se infiltra a zonas de acuíferos someros que descar- gan durante todo el año. Se observa que los escurri- mientos pierden una porción de su descarga al cruzar esta formación, fenómeno que se explica por la exis- tencia de una permeabilidad variable que si bien per- mite la recarga de otras formaciones, al mismo tiempo pierde agua por procesos de infiltración descenden- tes.
Además, el Complejo Basal Andesítico representa la formación más antigua del área, por lo que ha estado sujeto durante un lapso mayor a fenómenos de ero- sión, intemperismo y fracturamiento que pueden au- mentar la permeabilidad secundaria.
Modelo conceptual de
los
acuíferosEn la zona geotérmica de LA se distinguen cuatro tipos de unidades hidrogeológicas:
Acuíferos granulares de piroclásticas
del plioceno superior y aluviones cuaternarios
Las áreas con mejores condiciones hidrogeológicas para la infiltración y la alimentación de acuíferos pro- fundos se extienden en las zonas alteradas y fractura- das de las riolitas Agua Fría en el centro de LA y del complejo basal andesítico (Cedillo, 1981). Se propone que
los
sistemas de fallas E-O representan los princi- pales caminos de infiltración y circulación, especial- mente en las riolitas Agua Fría en el centro del Campo Geotérmico.Normalmente, se presupone que la alteración hidro- termal causa el sello de las fracturas primarias de las formaciones volcánicas riolíticas por procesos de cao- linización, lo que disminuye el potencial de infiltración. Por el contrario, secciones muy alteradas en la parte norte del área de las riolitas Agua Fría muestran una falta de arroyos en el tiempo de lluvia. Esto indica que la alteración hidrotermal puede formar una porosidad secundaria por la descomposición de las rocas.
para la alimentación de acuíferos profundos en la zona de las riolitas Yerbabuena donde, probablemente, es- tructuras radiales de enfriamiento forman conexiones profundas
Las rocas piroclásticas y los aluviones son las for- maciones donde se alojan los acuíferos someros. Su condición granular primaria y la naturaleza de las ro- cas que los subyacen (rocas volcánicas menos per- meables) les confieren a estas formaciones condicio- nes favorables para el almacenamiento de fluidos.
En general, los aluviones tienen un espesor de me- nos de 20 m y
los
piroclastos entre 50 y 80 m. Además las riolitas impermeables que se encuentran al fondo de los aluviones impiden la infiltración de agua meteó- rica hacia zonas más profundas.Los escurrimientos principales de la zona descar- gan en los valles del altiplano del campo geotérmico y en los planos de la subcuenca del sur en aluviones, tobas y arenas del plioceno superior y del cuaternario. La discrepancia evidente entre valores altos de la IIu- via anual en las montañas y los valores bajos de los caudales de los ríos en periodos secos indican que la infiltración vertical es el movimiento dominante de las aguas subterráneas en la zona de estudio. También, la prevalencia de fallas y estructuras tectónicas de orien- tación vertical apoyan esta teoría.
Discusión y conclusiones
La comparación de la distribución de los escurrimien- tos superficiales en la temporada de lluvias con res- pecto a la temporada de secas provee información im- portante sobre el potencial de infiltración de la zona, la También se encontraron condiciones favorables capacidad de almacenamiento de fluidos, la naturale- za de los sistemas acuíferos posibles, y los mecanis- mos de circulación de agua meteórica al subsuelo. El área de estudio, incluyendo la zona de recarga del campo geotérmico de LA está caracterizada por las si- guientes unidades:
Al igual que en las andesitas, el fracturamiento y probablemente la alteración hidrotermal favorecen la capacidad de infiltración del domo riolítico El Jil-
ca del origen y volumen de las aguas subterráneas y superficiales de la región.
guero ubicado en el centro del Campo Geotérmico. La zona de los domos de San Andrés y Cerro Mozo se considera como un sello impermeable sin posibi- lidades de infiltración. Así lo indican tanto las carac- terísticas de los escurrirnientos como su ausencia durante la temporada seca, y su abundancia en la temporada de lluvias.
Estudios previos generalizan la función de los cuer- pos dómicos riolíticos como un sello impermeable de reservorio andesítico (Ferriz, 1982; Dobson y Ma- hood, 1985), mientras que este estudio hidrológico muestra que no se deben considerar a priori como rocas impermeables. Si bien este tipo de rocas son muy compactas y poco porosas y permeables, el fracturamiento común que exhibe este tipo de estruc- tura volcánica favorece la creación de permeabili- dad secundaria y de comunicación profunda. Tanto las fracturas radiales como concéntricas permiten la infiltración vertical profunda de fluidos meteóricos en domos, que se comprueba por la baja frecuencia de escurrimientos en los tiempos de precipitación en las áreas de los domos El Bosque y El Rosario de las riolitas Yerbabuena. También, Cedillo (1981)
sos-
tiene la hipótesis de la infiltración directa de la pre- cipitación pluvial sobre las riolitas Agua Fría. Por su parte el domo El Guangoche, que no tiene estructu- ras radiales, está dominado por escurrirnientos su- perficiales lo que sugiere su poca permeabilidad.
Recibido: marzo, 1996 Aprobado: septiembre, 1996
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El valor tan bajo del escurrimiento en la temporada 277-296. seca representa casi exclusivamente la descarga local
de acuíferos someros que forman sistemas colgados
en las pendientes de las montañas. Lo anterior indica un potencial de almacenamieno muy bajo para tales acuíferos. Las capas principales de descarga son alu- viones cuaternarios y arenas y tobas del plioceno supe-
mitentes y los arroyos perennes sostienen esta teoría.
La
pequeña cantidad de descarga en comparación con aquella de la precipitación, que se encuentra al pie de las montañas y en el altiplano de la zona del campo geotérmico de LA, permiten proponer otros procesos principales como la infiltración vertical local en sistemas de acuíferos profundos, que constituiría una alimentación suficiente para el futuro de los pozos geotérmicos. Investigaciones continuadas como la elaboración de un balance completo del ciclo del agua, considerando los efectos de la lluvia, la evapo- transpiración y la infiltración, así como el fechamiento de los escurrimientos darán mayores indicadores acer-Abstract
Birkle, P ; V Torres-Rodríguez; E. González-Partida; M. Guevara-García. "The Role of the Geological Substrate in Surface Runoff and Aquifer Recharge at Los Azufres Geothermal Camp". Hydraulic Engineering in Mexico (in Spanish). Vol. XII. Núm 2, pages 37-48, May-August, 1997.
The infiltration and storage potential of the catchment area in the geothermal field at Los Azufres, Michoacán, were analysed to determine the origin of its deep recharge. The study is based on measurements of the surface runoff systems at the end of the dry period. The role the lithological composition of the region is directly reflected by the water volume in the aquifers for each geological unit, This serves as a basis for the classification of the hydrological units: (1) the Andesite Basal Complex (main reservoir of the deposit) with a variable infiltration potential caused by the heterogeneity of fracturing and hydrothermal alteration; (2) the Agua Fría rhyolites with restricted infiltration from fault fractures; (3) the impermeable San Andrés and Mozo Domes with no infiltration potential; (4) the Yerbabuena rhyolites with the El Bosque and El Rosario Domes with a high capacity for deep infiltration through radial cooling structures; and (5) the El Guangoche Dome with low permeabiliiy characteristics. The volume of the surface runoff at the end of the dry season is just 6% of the to- tal rainfall. This value represents the lower limit of the storage capacity of the perched aquifer systern at the foothills of the Los Azufres mountains. Most rainfall is lost through evaporation, surface runoff during the rainy season and deep infiltration.
