Structural Controls on Geothermal Systems along the Northern Andes of Colombia : An Integrated Remote Sensing Analysis of the Dabeiba and Sibundoy Valley Geothermal Fields
Fecha
2024
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Editor
Universidad EAFIT
Resumen
This study employs a combination of remote sensing techniques and geothermal analysis to investigate the structural and thermal characteristics of two geothermal systems in Colombia. By utilizing Mark's proposal (1992) for delimitating lineaments, and Principal Component Analysis (PCA) for generating shadow models, the research highlights regional and local structural features that are closely associated with geological structures. Fault systems and lineaments emerge as crucial elements influencing subsurface fluid flow, heat transfer, and the development of geothermal reservoirs. The integration of remote sensing data with advanced structural analysis techniques reveals significant factors shaping geothermal dynamics in the region. These findings emphasize the necessity of considering structural controls in the exploration and sustainable management of geothermal resources. The study focuses on the Dabeiba Geothermal System (DGS), potentially linked to a Miocene extensional event, emphasizing the role of fault structures, especially in the Guineales Formation, as conduits for fluid flow and heat migration from deep sources. The complex structural zones with different degrees of deformation and fracture densities directly influence the advection of the isotherms near the Dabeiba-Pueblo Rico suture zone. This geothermal play system is dominated by fault-controlled non-magmatic convection, where convection occurs predominantly along fault lines and is accompanied by meteoric water infiltration along their traces. The Sibundoy Valley Geothermal System (SVGS) as a typical example of a mixed geothermal system, where heat originates from a young magmatic source but is mainly controlled by deep faults within a pull-apart basin. These faults not only influence the distribution of monogenetic volcanoes but also shape the spatial arrangement of hydrothermal springs. The interaction between geological structures and fluid flow patterns highlights the complexity of geothermal systems. Furthermore, the presence of partial crystallizations and unique caldera geometries leads to the formation of seal layers or condensate layers, redirecting both meteoric water recharge fluxes and volcanic heat fluxes, significantly impacting hydrogeological and geothermal dynamics. This research contributes valuable insights for the geoscientific and energy exploration communities, informing decision-making processes for the assessment and development of geothermal resources.
Descripción
Este estudio emplea una combinación de técnicas de detección remota y análisis geotérmico para investigar las características térmicas y estructurales de dos sistemas geotérmicos en Colombia. Utilizando la propuesta de Mark (1992) como base para la delimitación de lineamientos y el Análisis de Componentes Principales (PCA) para generar modelos de sombra, la investigación aclara características estructurales que están estrechamente asociadas con estructuras geológicas. Los sistemas de fallas, y lineamientos emergen como elementos cruciales que influyen en el flujo de fluidos subterráneos, la transferencia de calor y el desarrollo de yacimientos geotérmicos. La integración de datos de teledetección con técnicas avanzadas de análisis estructural revela factores importantes que dan forma a la dinámica geotérmica en las zonas de interés. Estos hallazgos enfatizan la necesidad de considerar controles estructurales en la exploración y gestión de los recursos geotérmicos. Se destaca que el Sistema Geotérmico de Dabeiba (DGS), se encuentra potencialmente vinculado a un evento extensional del Mioceno, enfatizando el papel de las estructuras de falla, especialmente en la Formación Guineales, como conductos para el flujo de fluidos y la migración de calor desde las fuentes profundas. Las zonas estructurales complejas con diferentes grados de deformación y densidades de fractura influyen directamente en la advección de las isotermas cercanas a la zona de sutura Dabeiba-Pueblo Rico. Este sistema geotérmico está dominado por la convección no magmática controlada por fallas, donde el flujo ocurre predominantemente a lo largo de líneas de falla y va acompañada de infiltración de agua meteórica. El Sistema Geotérmico del Valle de Sibundoy (SVGS) corresponde a un sistema geotérmico mixto, donde el calor se origina a partir de una fuente magmática joven pero está controlado principalmente por fallas profundas dentro de una cuenca de separación. Estas fallas no sólo influyen en la distribución de los volcanes monogenéticos sino que también dan forma a la disposición espacial de los manantiales hidrotermales. La interacción entre las estructuras geológicas y los patrones de flujo de fluidos, además de la presencia de cristalizaciones parciales y geometrías únicas de caldera, conducen a la formación de capas de sello que redirigen tanto los flujos de recarga de agua meteórica como los flujos de calor volcánico, que afectan significativamente la dinámica hidrogeológica y geotérmica. Esta investigación realiza aportes valiosos para las comunidades de exploración geocientífica y energética, informando los procesos de toma de decisiones para la evaluación y el desarrollo de los recursos geotérmicos.
Palabras clave
Exploración geotérmica, Teledetección, Análisis estructural, Extracción automática de lineamientos, Análisis de componentes principales (PCA), Sistema Geotérmico Dabeiba (DGS), Sistema Valle de Sibundoy (SVGS)