Integración de Metodologías Geofísicas para la evaluación de zonas de interés Geotérmico

Integración de Metodologías Geofísicas para la evaluación de zonas de interés Geotérmico.
Especialidad: Ingeniería Geofísica Subespecialidad: Exploración Geotérmica
Gran Reto de la Ingeniería Mexicana: Estimación de la estructura termal del subsuelo por métodos indirectos.
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“Integración de Metodologías Geofísicas para la
evaluación de zonas de interés Geotérmico”
Especialidad: Ingeniería Geofísica
Subespecialidad: Exploración Geotérmica
Gran Reto de la Ingeniería Mexicana: Estimación de la
estructura termal del subsuelo por métodos indirectos.
Carlos Pita de la Paz
Ingeniero Geofísico
28 de junio de 2016
Ciudad de México

2
INDICE
RESUMEN EJECUTIVO....................................................................................................4
ABSTRACT ..........................................................................................................................4
OBJETIVO: ..........................................................................................................................5
ALCANCE:...........................................................................................................................5
INTRODUCCIÓN................................................................................................................6
1. La Geotermia en el contexto de la demanda energética............................................8
1.1 Demanda Energética Mundial..................................................................................8
1.2 Demanda Energética Nacional .................................................................................9
1.3 La Geotermia como fuente de energía...................................................................10
1.4 El Potencial Geotérmico Mexicano........................................................................11
1.5 Política Energética.....................................................................................................13
2. Exploración Geotérmica ............................................................................................14
2.1 Actividades de Reconocimiento.............................................................................14
2.2 Exploración Geológica .............................................................................................14
2.3 Exploración Geoquímica..........................................................................................14
2.4 Exploración Geofísica...............................................................................................14
2.4.1 Métodos Potenciales ..............................................................................................15
2.4.1.1 Magnetometría.................................................................................................15
2.4.1.2 Gravimetría ......................................................................................................16
2.4.2 Métodos Geoelectromagnéticos............................................................................17
2.4.2.1 Transitorio Electromagnético en el Dominio del Tiempo (TDEM) ..............17
2.4.2.2 Magnetotelúrico de Fuente Natural (MT)......................................................18
2.4.2.3 Audio-Magnetotelúrico de Fuente Controlada (CSAMT)............................18
2.4.3 Métodos Sísmicos...................................................................................................19
2.4.3.1 Sísmica Pasiva .................................................................................................19
2.4.3.2 Sísmica Activa..................................................................................................19
2.4.4 Exploración Directa...............................................................................................20
3 FAJA VOLCANICA TRANSMEXICANA (FVTM)..............................................21
3.1 Marco fisiográfico de la FVTM.............................................................................21
3.2 Marco tectónico de la FVTM..................................................................................21

3
3.3 Análisis estructural de la FVTM mediante información magnética...............24
3.4 Isoterma de Curie, gradiente geotérmico y flujo de calor asociado a la FVTM
..........................................................................................................................................27
3.5 Potencial geotérmico asociado a la FVTM..........................................................29
4 ESTUDIO INTEGRAL EXPLORATORIO CON FINES GEOTÉRMICOS......31
4.1 Antecedentes de estudio y metodologías implementadas .................................31
4.2 Localización e identificación de manifestaciones...................................................31
4.3 Estratigrafía y Geología Estructural ......................................................................34
4.4 Geoquímica de las manifestaciones del área de estudio........................................35
4.5 Gravimetría y su correlación estructural...............................................................36
4.6 Magnetometria y su correlación estructural..........................................................37
4.7 Profundidad a la Isoterma de Curie, Gradiente Geotérmico y Flujo de Calor en
la zona termal de Rancho Nuevo...................................................................................40
4.8 Perfil MT-CSAMT/ Rancho Nuevo .......................................................................42
4.9 Perfil TDEM Regional............................................................................................42
4.10 Integración de Modelos Gravimétricos y de Resistividad ..................................43
4.11 Modelo conceptual geotérmico..............................................................................48
5 CONCLUSIONES ......................................................................................................51
6 REFERENCIAS .........................................................................................................53
7 AGRADECIMIENTOS .............................................................................................57

4
RESUMEN EJECUTIVO
Desde hace algunos años la utilización de energías renovables se ha planteado como una
solución factible para la reducción de emisiones de GEI resultado directo de la combustión
de combustibles fósiles. El interés actual por este tipo de energías también es impulsado por
las proyecciones de un aumento en la demanda energética mundial conforme el crecimiento
de la población y el desarrollo industrial, así como una percepción de decremento en las
reservas mundiales de petróleo y su capacidad de producción. La energía geotérmica se
encuentra entre la lista de los diferentes tipos de energía renovable y amigables con el medio
ambiente, con un gran potencial de desarrollo a nivel nacional. En lo que respecta al
aprovechamiento de recursos geotérmicos intervienen diferentes etapas de evaluación y
caracterización de naturaleza geológica, geoquímica y geofísica; las cuales a su vez están
conformadas por un gran número de metodologías que tienen por objetivo la elaboración de
un modelo conceptual e integral del yacimiento geotérmico que detalle sus condiciones más
específicas. En este trabajo se presenta una metodología que apoya en los estudios de
reconocimiento y exploración de sistemas geotérmicos; enfatizando la versatilidad de
aplicación que mantienen los métodos de exploración geofísica con un caso de estudio en la
zona central de la FVTM, Celaya Gto.
Palabras clave: energía renovable, geotermia, geoquímica, geología, geofísica.
ABSTRACT
For several years the use of renewable energy has emerged as a viable solution for reducing
emissions direct result of the excessive burning of fossil fuels. The current interest in this
type of energy is also driven by projections of an increase in global energy demand as
population growth and a perceived decline in world oil reserves and production capacity.
Geothermal energy is among the list of favorable energies and favorable environment with
great potential for development at national level. Regarding the utilization of geothermal
resources involved different stages of evaluation and characterization of its geological,
geochemical and geophysical natures; which in turn they are based on a large number of
methods which aim at developing a conceptual and comprehensive model of the geothermal
reservoir that detail their specific conditions. This paper presents a methodology based on
studies of recognition and exploration of geothermal systems; emphasizing the versatility of
application that keep geophysical exploration methods with a case study to estimate the
geothermal potential in the central area of the Mexican Volcanic Belt, Celaya Gto.
Key words: renewable energy, geothermal, geology, geochemistry geophysics.

5
OBJETIVO:
Aplicación e integración de técnicas geofísicas para la caracterización de zonas de interés
geotérmico en la zona central de la FVTM, Celaya-Apaseo el Grande, Guanajuato, México.
ALCANCE:
En este trabajo se presenta un breve esbozo global y nacional de la energía geotérmica; sus
características, ventajas y beneficios. Se presentan los elementos esenciales que definen el
proceso de exploración de recursos geotérmicos y la implementación de metodologías
geofísicas que en conjunto con información geológica y geoquímica permite la valorización
del recurso geotérmico para su aprovechamiento en la generación de energía.

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INTRODUCCIÓN.
Como sociedad enfrentamos el reto de abandonar aquel ideal energético basado en
combustibles fósiles que durante un poco más de 150 años condujo al crecimiento, desarrollo
y bienestar de naciones enteras tomando como realidad la explotación de recursos finitos de
la Tierra como si fuesen inagotables. Sin embargo, resultado de nuestras actividades
desmedidas dentro del sistema económico actual, muy probablemente la transformación
energética mediante este tipo de combustibles se ha encargado de acelerar lo que
reconocemos como cambio climático (Conferencia sobre el Cambio Climático COP21 París
2015). Un problema global que en la actualidad gobiernos de todo el mundo están tratando
de resolver mediante la aplicación de diversas medidas y planes emergentes en el sector
energético. Uno de ellos y quizás el de mayor beneficio le corresponde a la ingeniería y
consiste en avanzar al siguiente peldaño que garantice la permanencia del ser humano en la
Tierra y de su cultura organizacional: la transición energética basada en energía limpia o
renovable (biomasa, hidroeléctrica, eólica, geotérmica, mareomotriz). El interés actual por
este tipo de energías también es impulsado por las proyecciones de un aumento en la demanda
energética conforme el crecimiento poblacional, así como una percepción de lentitud en el
crecimiento de las reservas mundiales de petróleo y su capacidad de producción.
Un panorama a considerar dentro de esta transición es el que ofrece la energía geotérmica
(International Energy Agency, IEA 2015; Outlook for Energy Exxon Mobil 2014; Grupo
Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático IPCC). Un recurso renovable,
virtualmente inagotable proveniente de cámaras magmáticas a gran profundidad en el
subsuelo y normalmente relacionado con zonas de contacto entre placas tectónicas donde
predominan calderas y volcanes. Esta energía consiste en el aprovechamiento del calor
interno de la Tierra para diversas aplicaciones tales como la generación de energía eléctrica
y uso directo para operaciones de climatización y uso industrial directo. A escala global este
tipo de aprovechamiento energético apenas alcanza el 0.11% de la generación total de energía
eléctrica (REN21 Renewables 2014 Global Status Report); sin embargo, al considerar el
enorme potencial calórico almacenado en las profundidades de la Tierra, estamos frente a
una fuente de energía de base (sin variaciones diurnas y estacionales) totalmente sustentable,
amigable con el medio ambiente y llena de ventajas para el aprovechamiento energético en
beneficio de la humanidad.
México cuenta con un potencial geotérmico notable que ha sido probado con la puesta en
operación de 5 campos geotérmicos con una capacidad instalada de aproximadamente 1,000
MW (Inventario Nacional de Energías Renovables (INERE)- Secretaria de Energía SENER,
junio 2015) y con centenares de manifestaciones termales superficiales, reflejando en la
energía geotérmica un seguro de prosperidad energética para nuestra nación. Según datos del
BID (2011) el potencial geotérmico mexicano asociado con reservas posibles, probables y
probadas es del orden de los 10,000 MW. Para el año 2010 nuestro país mantenía solamente
el 26.4% de la capacidad instalada para la generación de energía eléctrica proveniente de
fuentes energéticas limpias y la meta establecida para el año es de 35%. Bajo la luz del marco
regulatorio que brinda la llamada Reforma Constitucional en Materia Energética y la creación

7
del Centro Mexicano de Innovación en Energía Geotérmica (CEMIE-Geo) las expectativas
de hacer de México un lugar sustentable son más altas.
El aprovechamiento del recurso geotérmico requiere de técnicas geofísicas para la
prospección del subsuelo en las primeras etapas de reconocimiento y exploración en sitios
con potencial geotérmico Las tecnologías de adquisición y proceso empleadas en este trabajo
nos permiten obtener información sobre las variaciones en las propiedades físicas de los
materiales geológicos y nos permite obtener un modelo conceptual del sistema geotérmico.

8
1. La Geotermia en el contexto de la demanda energética
1.1 Demanda Energética Mundial
Según el (World Energy Outlook, 2015) el consumo energético mundial en 2013 fue de
20,144 TWh y para 2040 se estima un incremento en la demanda del 71.1% (34,457 TWh).
El 87% de la energía consumida en 2013 provino de combustibles fósiles. (REN21
Renewables 2014 Global Status Report) (Figura 1).
Figura (1). Consumo energético global en 2013 (Modificado de. REN21 Renewables 2014 Global Status Report).
La generación de energía a partir de fuentes renovables representará aproximadamente el
55% de la capacidad instalada en el mundo para mediados de este siglo, como se observa en
la (Figura 2) la fuente de energía con mayor crecimiento corresponde a la energía solar
fotovoltaica, 1,066.4 GWh, con un 9.3% anual; la generación hidroeléctrica se mantiene con
el mayor nivel de participación mundial con 1,836.9 GWh, el 16% del total de generación.
Particularmente el caso de la energía geotérmica, de acuerdo con estimaciones del World
Energy Outlook 2015, la capacidad instalada en el año 2040 alcanzará 56.3 GWh
contribuyendo con el 0.11% del prospecto energético estimado (390 TWh) para la generación
de electricidad en el mundo.

9
Figura (3) Producción de Energía Primaria 2014 Fuente. (Sistema
de Información Energética SENER)
Figura (2). Capacidad mundial por fuente de Energía. Fuente. (SENER con información de World Energy Outlook).
1.2 Demanda Energética Nacional
De acuerdo con los datos de SENER señalados en el Balance Nacional de Energía 2014,
cada habitante en el territorio nacional consumió en promedio 72.04 GJ (20 MW) durante
todo el año. La producción de energía primaria a nivel nacional, alcanzó en el mismo año, un
total de 8,826.15 PJ (2.2% menor que en 2013), basada predominantemente en hidrocarburos
fósiles con aproximadamente una
producción de 5,560 PJ; en tanto que
otras fuentes de energía han
incrementado su participación dentro
de la matriz energética nacional
(Figura 3). En este contexto el
aprovechamiento energético a partir
energías renovables es de solo el 7.6%
es decir un total de 670 PJ y sobre
estas se incluye el aprovechamiento de
la energía geotérmica, de interés
principal en este trabajo.

10
1.3 La Geotermia como fuente de energía
Cuando las condiciones geológico-estructurales lo permiten la movilidad del magma puede
ejercer la suficiente presión para vencer la corteza más superficial dando origen a sistemas
volcánicos; gran parte de este material no logra salir a superficie y permanece en el subsuelo
formando cámaras magmáticas que servirán como grandes focos de calor que calentarán las
rocas circundantes y si estos materiales mantienen una buena permeabilidad o fracturas y
además existe circulación de agua subterránea, el fluido aumentará de temperatura
ascendiendo a la superficie a través de grietas y fallas, dando lugar a lo que reconocemos
como una manifestación
geotérmica, la cual podrá
identificarse en superficie
como aguas termales,
geiseres, fumarolas o domos
volcánicos (Guía de la
Energía Geotérmica,
Universidad Politécnica de
Madrid). Estas
manifestaciones son los
principales indicadores
observables en superficie
que denotan calor que
proviene del subsuelo y por
lo tanto incentivan la
exploración de recursos
geotérmicos.
Figura (4). Diagrama ilustrativo de un sistema geotérmico
De acuerdo con lo anterior es posible especificar las condiciones que un sistema geotérmico
deberá cumplir para considerarse como tal; esto se describe en la (Figura 4).
a) Existencia de un flujo de calor elevado debido a la presencia de una fuente de calor
situada en la corteza terrestre superior (de 1 a 10 km).
b) Presencia de una capa de alta porosidad y permeabilidad (acuífero) que permita la
acumulación y circulación del agua y/o vapor (de 1 a 2 km).
c) Capa sello (reservorio) con suficiente permeabilidad que facilite el transporte
convectivo o el almacenamiento de calor.
Una vez en superficie el fluido hidrotermal, en función de su temperatura, será destinado a
la producción de energía eléctrica (temperaturas mayores a 150 °C) o en caso contrario se
buscará el aprovechamiento directo de su calor en sectores industriales y de servicios

11
(temperaturas menores a 150°C y mayores a 90ºC) y en aquellos donde la temperatura es
menor a 90ºC, su uso se destina principalmente a la calefacción y refrigeración.
1.4 El Potencial Geotérmico Mexicano
En el informe “Evaluación de la Energía Geotérmica en México” elaborado por la Comisión
Reguladora de Energía (CRE) para el BID (2011) se llevó a cabo la recopilación e
inventariado de las zonas geotérmicas existentes incluyendo sus principales características,
ubicación, contexto geológico, tipo de manifestaciones termales presentes, temperaturas
superficiales para entonces definir un potencial geotérmico nacional.
La Gerencia de Proyectos Geotermoeléctricos de CFE presentó en el año 2011 el potencial
geotérmico de la República Mexicana (Christian Arturo Ordaz Méndez, Magaly Flores
Armenta y German Ramírez Silva) de acuerdo con la clasificación de reservas:
Tabla. 1 El Potencial Geotérmico y sus reservas. Fuente. CFE, 2011.
RESERVAS Alta entalpía
[MWe]
Moderada entalpía
[MWe]
Baja entalpía
[MWe]
TOTAL
[MWe]
Posibles 5,691 881 849 7,422
Probables 1,643 220 212 2,077
Probadas* 186 Cap. instalada= 956 1,142
*Se tomó como la capacidad adicional que puede instalarse en cada uno de los campos geotérmicos conocidos más lo instalado.
Para el año 2015 CFE alcanzó una capacidad total instalada de 1,018 MWe y una capacidad
efectiva de 840 MWe en 4 campos geotérmicos (Cerro Prieto, 720 MWe; Humeros, 94 MWe;
Azufres, 194 MWe; Tres Vírgenes, 10 MWe) con una producción de 6000 GWh/año que
representan el 2.3% de la producción energética total de México, ocupando el 5º lugar a nivel
mundial (Figura 5). Actualmente se encuentran en construcción dos campos geotérmicos
(Azufres III, 50 MWe; Humeros IIIA, 27 MWe) y el Domo de San Pedro que inició
operaciones a inicios del 2015 con una capacidad instalada de 10 MWe. Ruggero Bertani,
“Geothermal Power Generation in the World 2010-2014”. Proceedings World Geothermal
Congress 2015. Melbourne, Australia, 19-25 April 2015.

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Figura (5). Mapa de manifestaciones termales y campos geotérmicos. Fuente. CEMIEGEO/ INERE Modificado por GEOTEM

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1.5 Política Energética
Uno de los objetivos principales de Reforma Constitucional en Materia Energética considera:
“Reducir las barreras para el desarrollo de proyectos de generación eléctrica que permitan
aprovechar recursos renovables y dar certidumbre a la transición energética sustentada en bajas
emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI)”.
En el año 2013 se realizó la mayor inversión en la historia en investigación, desarrollo e
innovación con un presupuesto aproximado de 1,600 millones para la creación de los tres
primeros Centros Mexicanos de Innovación en Energía Geotérmica, Solar y Eólica (CeMIE).
En donde participan instituciones de educación superior, centros de investigación y el sector
privado, con el objetivo de establecer sinergias que permita el desarrollo de tecnologías para
el aprovechamiento de los recursos renovables con los que cuenta nuestro país, privilegiando
la formación de recursos humanos especializados. En el año 2015 el esfuerzo de inversión
continúo con la creación de dos nuevos CeMIE Biomasa y CeMIE Océano en el marco de la
Estrategia Nacional de Energía 2014-2028. México cuenta ahora con un marco jurídico para
el aprovechamiento sustentable de sus recursos geotérmicos a través de la Ley de Energía
Geotérmica. Esta ley tiene por objetivo regular el reconocimiento, la exploración y la
explotación de recursos geotérmicos nacionales. Las actividades reguladas son:
Reconocimiento. Esta actividad permite determinar si una zona puede ser fuente de
recursos geotérmicos para su aprovechamiento.
Exploración. En esta etapa se realizan actividades que contribuyen al conocimiento
geológico, geofísico y geoquímico de un área, así como obras y trabajos con el objeto de
corroborar la existencia de recursos geotérmicos delimitando el área potencial.
Explotación. Estas actividades tienen como finalidad concretar el aprovechamiento del
recurso geotérmico.

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2. Exploración Geotérmica
2.1 Actividades de Reconocimiento
Las actividades de reconocimiento con fines de aprovechamiento del recurso geotérmico
inician con la consulta, recopilación, adquisición y análisis de información topográfica,
geológica, geofísica, hidrogeológica, satelital y del inventario geotérmico disponible, para
seleccionar áreas promisorias e iniciar los trámites para obtener los permisos y autorizaciones
ante las entidades federales responsables SENER, CRE, CENACE, SEMARNAT y
CONAGUA, además de las que corresponden al ámbito Estatal y Municipal. De esta manera,
si el análisis de los resultados de las actividades iniciales es favorable, entonces se procede
con la actividad de planificar los trabajos de exploración de determinada zona de estudio
como posible prospecto geotérmico. Una vez obtenida la autorización y licencia para llevar
a cabo las actividades de exploración, se da inicio con los trabajos de exploración geológica,
geoquímica y geofísica que se describen a continuación.
2.2 Exploración Geológica
Se realiza un reconocimiento de las unidades geológicas que afloran, su posición
estratigráfica, edad relativa y se lleva a cabo la toma de muestras de roca y sedimentos en las
estaciones de muestreo seleccionadas en gabinete, describiendo profusamente los
afloramientos y las estructuras localizadas. Incluye caminamientos transversales a las
estructuras y zonas de alteración, registrando adecuadamente los datos obtenidos en campo
incluyendo la descripción en muestra de mano y se especificará el tipo de análisis sugerido
para cada muestra (DRX, SEM, Microtermometría de inclusiones fluidas, etc.).
2.3 Exploración Geoquímica
Se realiza la descripción detallada del tipo y características de la manifestación hidrotermal.
Se miden parámetros fisicoquímicos en campo y se realiza la toma de muestras de fluidos
hidrotermales y de fuentes frías siguiendo los protocolos adecuados para la toma, registro y
preservación de la muestra, acorde con el tipo de análisis químico e isotópico que se vaya a
realizar. De esta manera se podrá obtener información relativa al origen, zona de recarga,
posible trayectoria de flujo subterráneo, la interacción con los materiales con los que ha
estado en contacto, su estado de equilibrio, patrones de mezcla y se podrá calcular la
temperatura del fluido a profundidad utilizando geotermómetros.
2.4 Exploración Geofísica
Un prospecto geotérmico lo podemos identificar a través de manifestaciones tales como
fumarolas, aguas termales, zonas de alteración y otras expresiones superficiales; sin embargo,
en ocasiones los fluidos hidrotermales no se manifiestan en superficie por lo que se hace
necesaria la exploración mediante métodos indirectos; ejemplo de ello son los métodos de
exploración geofísica. Se trata de métodos indirectos que miden una señal en tiempo y

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espacio asociada a fenómenos físicos; esta señal contiene información de las variaciones en
dichas propiedades asociadas a las condiciones presentes en el área de estudio y mediante un
análisis detallado de procesamiento e interpretación, podemos generar un modelo que
represente las condiciones geológicas del subsuelo. Los fluidos de más alta temperatura
calientan mayores extensiones de roca induciendo una serie de reacciones químicas que
modificaran la estructura mineralógica de la misma, lo que puede dar lugar a cambios en las
propiedades físicas y químicas de las formaciones geológicas siendo la alteración
hidrotermal uno de estos resultados en los procesos de interacción química.
2.4.1 Métodos Potenciales
2.4.1.1 Magnetometría
Es un método de fuente natural cuyo objetivo principal es medir las desviaciones locales del
valor normal del campo magnético terrestre (anomalías magnéticas) atribuidas a las
propiedades magnéticas de las rocas. Todos los materiales geológicos están bajo influencia
de este campo potencial, sin embargo, su contenido de minerales ferromagnéticos será el
parámetro que condicione la intensidad de susceptibilidad magnética como propiedad física
a determinar mediante estas mediciones. La adquisición puede ser terrestre (magnetometría
terrestre) o aérea (aeromagnetometría) utilizando magnetómetros de alta precisión capaces
de medir la orientación e intensidad del campo magnético en el orden de hasta 0.0001nT
(nanoteslas). Lo que nos interesa es la medición de anomalías magnéticas representativas de
la distribución de los minerales magnéticos presentes en la corteza terrestre. Debido a la no
estacionalidad del campo magnético terrestre (en particular para este caso, la variación
diurna) es necesaria la aplicación de una corrección sobre los datos magnéticos que considere
los cambios temporales en el campo magnético terrestre durante el tiempo de registro.
Por otra parte, debido a la naturaleza dipolar de los campos magnéticos las ubicaciones
espaciales de las anomalías magnéticas están desplazadas respecto a la fuente que las origina,
para recuperar la posición original de una anomalía se aplica el proceso denominado
reducción al polo (RP). Una vez corregidos, los datos son configurados en perfiles
magnéticos (1D) o mapas de contorno (2D) sobre los cuales es posible llevar a cabo la
interpretación de anomalías magnéticas sobre determinada área de estudio.
La aplicación de este método con objetivos de exploración geotérmica es válida ya que
encontramos una relación directa entre la temperatura y el efecto magnético de las rocas;
denominado temperatura de Curie, que se refiere al punto crítico de temperatura (580°C para
la magnetita) en el cual los materiales pierden sus propiedades magnéticas transformándose
en materiales paramagnéticos. Considerando la alteración hidrotermal asociada a fluidos
geotérmicos, nos interesa demarcar anomalías de baja susceptibilidad magnética como
resultado de la interacción de las rocas con fluidos de alta temperatura. De esta manera a
través de mediciones magnéticas, las anomalías bajas en amplitud podrían estar asociadas a
fuentes de calor geotérmico. También es posible identificar estructuras como domos,
cráteres, conos o plumas de lava volcánicas a partir de la interpretación de dicha información.

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La profundidad a la que se alcanza la temperatura de Curie (CPD, Curie Point Depth)
representa el límite estructural entre el material magnético receptivo y la estructura
paramagnética en determinada área de estudio. Para estimar dicha profundidad, se asume
que las anomalías magnéticas son causadas por un ensamble de prismas verticales como
idealización de una distribución de fuentes magnéticas arbitrarias y no correlacionables,
equivalentes a una distribución de ruido blanco; la cual se define a través de la información
magnética de campo y analizada mediante análisis espectral con el objetivo determinar la
profundidad al punto en el cual se alcanza la temperatura de Curie. La localización de este
punto depende de la naturaleza térmica de la corteza terrestre y del manto superior y su
estimación permite inferir sobre la distribución de aquellas zonas con elevado gradiente
geotérmico. Existen varias referencias para este tipo de procedimientos (Gundmundsson,
1966; Heirtzler and Le Pichon, 1970; Treitel et al. 1971; Naidu, 1869, 1970; Bhattacharyya,
1967; Spector y Grant, 1970; Negi et al. 1986; Dimri, 1992.)
2.4.1.2 Gravimetría
El método gravimétrico se define como un método potencial de fuente natural; cuyo objetivo
consiste en la medición de las variaciones en la intensidad de campo gravitacional terrestre
(anomalías gravimétricas) debidas a los contrastes de densidad (deficiencias y excesos de
masa en las rocas del subsuelo). Las mediciones pueden ser terrestres o áreas y consisten en
registrar el componente vertical de la intensidad de campo mediante gravímetros con
resolución de hasta 3 microGales.
Todos los materiales están sometidos a la acción del campo gravitacional terrestre y serán las
variaciones en densidad la propiedad física vinculada a este tipo de mediciones (variable de
un tipo de roca a otra, de acuerdo con su composición mineralógica, litificación y porosidad).
En campo lo que se registra es el efecto superpuesto de todas las masas por debajo de la
superficie de la Tierra y al igual que en el caso magnético, nosotros estamos interesados
solamente en la contribución gravimétrica de la corteza superior terrestre; por lo tanto, es
necesario aplicar una serie de correcciones y reducciones que eliminan todos aquellos efectos
ajenos a la respuesta gravimétrica de los materiales que conforman el subsuelo para obtener
de esta manera la llamada Anomalía de Bouguer (AB) y mediante la residualización de este
dato se obtiene la Anomalía Residual de Bouguer (RB) de principal interés para la geofísica
de prospección.
Los resultados pueden ser desplegados en perfiles gravimétricos (1D) o mapas de contornos
(2D) que sirven como indicadores estructurales a nivel regional, apoyando en la
identificación de geometría del basamento metamórfico y volcánico de una caldera o bien en
el reconocimiento de fallas geológicas dentro de un sistema geotérmico lo que facilita la
comprensión del sistema, ya que estas zonas de mayor permeabilidad permiten el ascenso de
fluidos y vapor.
A partir de los datos gravimétricos (o magnéticos) es posible generar modelos que se ajustan
a los datos observados y que describen las propiedades geométricas de las fuentes potenciales

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(Talwani et al. 1975). Las técnicas de inversión modernas permiten utilizar la información
potencial en la generación de modelos más robustos del subsuelo considerando múltiples
datos geofísicos (y la relación entre las diferentes propiedades físicas asociadas a éstos) por
ejemplo la conjunción de datos potenciales, electromagnéticos y sísmicos mediante inversión
conjunta.
2.4.2 Métodos Geoelectromagnéticos
La propiedad física con mayor rango de variabilidad de acuerdo con las condiciones de
temperatura y contenido de fluidos en las rocas, es la resistividad eléctrica (con unidades en
Ohm-m); la aplicación de estos métodos para la caracterización geoeléctrica del subsuelo en
la exploración geotérmica permite obtener información detallada y de carácter único sobre
estos recursos (Maxwell A. Meju, 2001). Los cambios en la resistividad eléctrica debido a
las altas temperaturas en el reservorio geotérmico se mantienen en un rango de 0.1 a 10 Ohm-
m y por lo tanto en muchos casos, las manifestaciones hidrotermales se caracterizan por
mantener bajas resistividades; siendo estos conductores los principales indicios de un posible
yacimiento geotérmico.
2.4.2.1 Transitorio Electromagnético en el Dominio del Tiempo (TDEM)
El método TDEM (Transitorio Electromagnético en el Dominio del Tiempo) es un método
electromagnético de fuente controlada que trabaja en el dominio del tiempo y que utiliza la
difusión de un campo electromagnético transitorio en el subsuelo para determinar la
distribución eléctrica; se utiliza un tamaño de bobina dependiendo de la profundidad de
investigación requerida, en la que se hace circular un pulso de corriente eléctrica,
produciendo un campo magnético primario central; la variabilidad en la corriente da lugar a
un fenómeno de inducción a profundidad cuyos cambios en el tiempo inducen un decaimiento
en el voltaje medido en la bobina receptora, dicho voltaje contiene información sobre la
distribución de resistividad en el subsuelo. Este fenómeno es representado por las curvas de
decaimiento de voltaje respecto al tiempo, las que son procesadas analizando la estadística
de cada una de los registros.
Para conocer la resistividad del medio es necesario llevar a cabo la inversión 1D de las curvas
de resistividad aparente, comúnmente aplicando el método de inversión suavizada o
multicapas (Constable, 1987). Posteriormente las mediciones, de acuerdo con su ubicación,
son configuradas para integrar un perfil geoeléctrico.
El método TDEM se caracteriza por presentar una gran sensibilidad a medios conductores
buena resolución lateral y vertical; su logística y ejecución en campo es muy rápida en
terrenos de topografía moderada. Permite identificar las rocas afectadas por procesos
hidrotermales, como son las zonas alteradas relacionadas con el reservorio, así como la
envoltura superior de alteración argílica que presenta altas conductividades. El nivel de
investigación a profundidad de este método se sitúa entre los 10m a 1500m.

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2.4.2.2 Magnetotelúrico de Fuente Natural (MT)
Este método electromagnético utiliza como fuente natural las variaciones de los campos
eléctricos y magnéticos naturales de la Tierra originados por diversos fenómenos a niveles
de la ionosfera planetaria (ej. tormentas eléctricas y perturbaciones); dichas variaciones son
registradas de forma simultánea al incidir sobre la superficie terrestre mediante sistemas
digitalizadores, bobinas de flujo magnético y electrodos no polarizables (en específico 3
canales magnéticos y 2 eléctricos). El método opera en el dominio de la frecuencia (en un
rango que va de los 10,000 Hz a 0.00001 Hz).
Lo que se mide representa la impedancia electromagnética del subsuelo (una relación entre
los campos eléctricos y magnéticos incidentes) y contiene información sobre la distribución
de resistividad a profundidad, la cual dependerá de las propiedades del medio por el que las
corrientes se desplazan.
El procesamiento involucra la evaluación y filtrado de las series de tiempo para obtener una
curva de resistividad aparente y fase, sobre la cual se aplican algoritmos de inversión
unidimensional (1D) en una primera etapa y algoritmos más robustos de inversión
bidimensional (2D).
Es un método de investigación profunda y de buena resolución que alcanza decenas de
kilómetros; presenta grandes ventajas para alcanzar la cámara magmática y/o fuente de calor
de un reservorio geotérmico y proporciona información sobre su geometría, también permite
delimitar estructuras geológicas que presentan contrastes de permeabilidad. Una de las
desventajas del método tiene que ver con el impacto de ruido electromagnético sobre el
registro en campo por efecto antropogénico y/o geológico.
2.4.2.3 Audio-Magnetotelúrico de Fuente Controlada (CSAMT)
El método Audio-Magnetotelúrico de fuente controlada (CSAMT), es una variante del
método MT que utiliza una fuente activa para emitir pulsos de inyección de corriente en un
rango de frecuencias específicas. El rango operativo de las frecuencias de inyección en
algunos sistemas está entre los 0.1 Hz y 100 kHz. La resolución de este método permite
obtener mayor certidumbre en las frecuencias de audio, con una profundidad de investigación
del orden de los 3km. La logística de campo consiste en la ubicación de un sitio de
transmisión Tx y uno de recepción Rx separados por una distancia de entre 5 a 10km (Zonge
y Hughes, 1991). En el sitio Tx se coloca un arreglo dipolar de inyección alimentado por un
motogenerador de 50kVA, que inyecta al subsuelo hasta 40 A de corriente eléctrica y sirve
de campo electromagnético artificial a través de una lista de trabajo programada de
frecuencias de inyección.
En los sitios receptores Rx mediante las series de tiempo se buscan los pulsos de inyección
emitidos en Tx, buscando garantizar una óptima relación señal/ruido. Siguiendo una
metodología similar a la metodología MT la señal se procesa con el fin de obtener la

19
distribución de resistividad eléctrica del subsuelo. Se debe considerar que la simplificación
del método requiere de una configuración óptima entre transmisor y receptor para evitar
efectos 3D en la generación y recepción del campo electromagnético artificial. (Zonge y
Hughes, 1991). El método CSAMT puede ayudar a obtener registros con una calidad superior
en zonas urbanas con niveles altos de ruido electromagnético.
2.4.3 Métodos Sísmicos
Los métodos Sísmicos se pueden dividir en dos principales grupos: a) los métodos sísmicos
pasivos que utilizan fuentes naturales tales como: terremotos, microsismos, ruido sísmico o
las provocadas por fracturamiento relacionado con la extracción e inyección de fluidos y b)
los métodos sísmicos activos que hacen uso de señales sísmicas generadas por una fuente
artificial, como explosivos y vibradores.
2.4.3.1 Sísmica Pasiva
La sísmica pasiva consiste en el monitoreo de los disturbios sísmicos generados en el
subsuelo como consecuencia de la actividad tectónica. En circunstancias especialmente
favorables los estudios microsísmicos pueden servir como guía para la perforación en rocas
fracturadas en un depósito geotérmico.
Dentro del grupo de metodologías actuales se tiene la interferometría sísmica que consiste en
el registro de ruido sísmico de fuentes diversas que permite generar un modelo de velocidades
sísmicas de corte, asociados con las zonas de mayor fracturamiento.
Para que los métodos pasivos puedan ser una herramienta de exploración eficaz, es necesario
de un número relativamente grande de eventos registrados durante un período de grabación
razonable (algunos años) en un área de estudio. Cuando se dispone de suficiente información,
es posible interpretar el mecanismo focal que produjo el sismo e inferir la geometría del plano
de falla, con base en la distribución de la dirección de llegada de las ondas P a la superficie
del terreno. Cuando se cuenta con una base de datos de microsismos, es posible obtener un
modelo tridimensional detallado de distribución de velocidades de propagación de las ondas
sísmicas en las rocas dentro de una zona de interés geotérmico.
2.4.3.2 Sísmica Activa
A diferencia de lo métodos pasivos, está técnica utiliza fuentes artificiales como son:
explosivos o fuentes mecánicas de vibración. Se han utilizado con mucho éxito en la
exploración petrolera; su uso en la exploración geotérmica ha sido limitado debido a su alto
costo económico y a que, en los ambientes volcánicos, donde generalmente se encuentran los
recursos geotérmicos, no existen horizontes reflectores o refractores bien definidos.
La sísmica de refracción ha sido una herramienta de gran utilidad para identificar y elaborar
mapas de fallas, zonas de fractura, intrusiones, tipos de roca y características estructurales;

20
diversos estudios han probado que esta técnica puede ser de gran ayuda en áreas geotérmicas
(Hill 1976; Majer 1978; Gertson et al. 1979; Hill et al. 1981). Los perfiles sísmicos de
refracción han sido usados tradicionalmente para estimar la profundidad de los campos
geotérmicos (Palmason, 1971). Su limitante es la potencia de la fuente de energía.
La sísmica de reflexión ha probado ser eficaz en el mapeo estructural y estratigráfico en
diversas localidades geotérmicas (Hayakawa 1970; Denlinger et al. 1981; Ross et al. 1982;
Blakeslee 1984) y en algunos casos los reflectores pueden ser utilizados para identificar
desplazamientos en zonas falla. Esta técnica es útil para estudiar el potencial de un reservorio
geotérmico previo a la perforación (Harsh et al, 2007).
2.4.4 Exploración Directa
Se realiza la perforación de pozos u orificios de gradiente de temperatura (usualmente 3) de
hasta 15 cm de diámetro (6”) para insertar una sonda de temperatura y medir de manera
directa la variación de la temperatura con la profundidad. Durante la perforación se pueden
obtener núcleos para realizar los análisis y obtener información directa y corroborar la
presencia de las estructuras a profundidad. Estos pozos, se perforan en la zona en donde los
trabajos de exploración geológicos, geoquímicos y geofísicos han encontrado rasgos
indicativos de mayor potencial. Se perforan bajo un programa prestablecido con el objetivo
de confirmar la existencia del yacimiento geotérmico, geometría y evaluar su potencial.

21
3 FAJA VOLCANICA TRANSMEXICANA (FVTM)
3.1 Marco fisiográfico de la FVTM
El Instituto Nacional de Geografía y Estadística (INEGI) define a la Faja Volcánica
Transmexicana (FVTM) en términos fisiográficos como la cordillera más alta del país, tiene
una extensión de 880 Km de longitud y 130 Km de espesor. La provincia inicia en el
occidente del país, en la zona del pacifico con la desembocadura del Río Grande en la Bahía
de Banderas y finaliza en la zona de Cofre de Perote en el sector del Golfo de México.
3.2 Marco tectónico de la FVTM
La FVTM es una zona activa que ha atraído la atención de numerosos investigadores (desde
las primeras hipótesis de von Humboldt, 1808, relacionadas con la oblicuidad de la FVTM
respecto de la zona de trinchera en la margen Pacífica, hasta estudios más recientes (Tarán
et al., 2014). Se le considera un arco magmático continental asociado con una zona de
trinchera en la que dos placas tectónicas, con velocidades y ángulos de subducción diferentes
(Rivera y Cocos); cuya evolución geológica, para efectos de síntesis ha sido dividida en 3
porciones (Demant, 1978)
- Sector Occidental: Delimitado por el rift de Colima y superpuesto al bloque Jalisco. El
vulcanismo en la porción sur de esta área geográfica es bimodal, con presencia de
complejos de domos dacíticos y riolíticos, así como por centros monogenéticos
basálticos, mientras que el vulcanismo en el Bloque Jalisco es monogenético y de
composición basáltico-andesítica.
- Sector central: se extiende desde el rift de colima hacia el sistema de Fallas Taxco-
Querétaro, en donde se desarrolla el campo volcánico Michoacán-Guanajuato formado
por volcanes monogenéticos y pequeños volcanes escudo de composición basáltica
basáltica-andesítica.
- Sector oriental: presenta un vulcanismo dominante de grandes estratovolcanes y
calderas o complejos de domos de composición andesítica a riolítica alineados a lo largo
de estructuras corticales.
Gómez-Tuena, et al., (2007) reconoce cuatro episodios principales y diferencias
composicionales, basado en la compilación de Ferrari, et al., (2005) que se muestra en la
siguiente (Tabla 2).
Cuando los materiales de las placas alcanzan una profundidad determinada de acuerdo al
modelo convencional de la subducción comienzan a fundirse y a ascender por diferencia de
densidad entre el magma y la corteza continental, dando como resultado la efusión de
materiales magmáticos a la superficie. La distribución con respecto a la trinchera, está

22
íntimamente ligada con las morfologías de las placas de Cocos y de Rivera Gómez-Tuena, et
al., (2007); Ferrari Luca et al, (2012).
Tabla 2. Actividad ígnea y edad en la FVTM. Elaborada con datos de Gómez-Tuena y Luca Ferrari (2005)
Periodo Época Edad m.a.a.p. Actividad
Cuaternario
Pleistoceno-
Holoceno
Antropoceno* -
Calabriano
< 1.8
Depósitos volcaniclásticos y
avalanchas de escombros
Volcanismo silícico
Neógeno-
Cuaternario
Plioceno-
Pleistoceno
Gelasiano
Piacenciano-
< 3
Volcanismo máfico a
intermedio
Gelasiano
Zancleano-
~ 5 -1.8 Volcanismo silícico
Neógeno
Mioceno-
Plioceno
Zancleano
Mesianiano-
~ 6 - 3
Volcanismo máfico a
intermedio
Mioceno
Mesianiano
Tortoniano-
~ 7.5 - 5 Volcanismo silícico
~ 11 - 5 Volcanismo máfico
Serravaliano
Burdigaliano-
~ 19 10 Volcanismo andesítico
*Antropogeno (término que aún no es aceptado)
Figura (6) Mapa esquemático de las propiedades tectónicas de la zona central de México. Los triángulos representan volcanes activos.
Las líneas azules son de isoprofundidad que describen la subducción de las placas (Pardo-Suarez, 1995). RAG: Rio Ameca Garben;
TZG: Tepic-Zacoalco graben; CG: Colima Graben; CHP: Chapala Graben; GG: El Gordo Graben; OFR FZ: Zona de fractura Orozco
OG FZ: Zona de fracture O´Gorman; f: localizaciones de pozos de flujo de calor. (Ziagos et al., 1985). Fuente. Yuri Taran et al., 2013.
Del trabajo de (Pardo y Suarez, 1995) derivaron diversos análisis en la trinchera,
integrando estudios geofísicos con los perfiles de Benioff, con el objetivo de determinar las
morfologías de las zonas de contacto entre las placas de Cocos, Rivera y Norteamericana,
encontrando en ellas claros contrastes que pueden explicar el ángulo de la zona de arco con
respecto a la trinchera De igual manera, la configuración de curvas de Benioff para México

23
muestran que la profundidad promedio de la placa (donde posiblemente inicie la fusión
parcial de Cocos hacia el manto) es de aproximadamente 100 km (Yuri Taran et al. 2013).
(Figura 6).
Taran et al. 2013, centra su estudio sobre aguas termales y descarga de gases sobre todo el
bloque Jalisco; reporta la composición del gas de 35 manantiales termales y dos fumarolas
volcánicas, junto con la composición isotópica de He y CO2, en la que distingue cuatro
grandes regiones de manifestaciones termales entre el bloque Jalisco: 1) parte oeste de la
FVTM, 2) el graben de Colima 3) manantiales termales a lo largo de la costa del Pacífico y
4) manantiales dentro del bloque Jalisco. Deduce que la relación isotópica de 3He/4He
sugiere un origen mantélico y proponen la existencia de una ventana en la corteza en esta
porción del país. Como se muestra en las siguientes figuras (Figura 7):
Figura (7) Diagrama esquemático de la interacción de subducción de las placas de Rivera y Cocos; se muestra la posible geometría de
la subducción con diferentes ángulos iniciales de buzamiento que dan origen a un gap superior entre dichas placas y por lo tanto
confinando el flujo que proviene del manto a la sección de Michoacán de la placa Norteamericana. Son mostrados (en amarillo) algunas
ubicaciones de puntos termales. Los diagramas inferiores muestran esquemas del mecanismo de la geometría de subducción propuesta
para las placas de Cocos y Rivera cercanos a los límites de placa. Fuente. Yuri Taran et al., 2013.

24
3.3 Análisis estructural de la FVTM mediante información magnética
A partir de la información magnética adquirida por el SGM; se llevó a cabo el análisis y la
interpretación de la misma para la FVTM. Se observan algunos dominios magnéticos
representando tendencias estructurales en rocas de origen volcánico de intermedias a básicas,
donde la presencia de magnetita y pirrotita generan una alta susceptibilidad magnética,
mientras que los materiales de relleno de las estructuras como los graben por esfuerzos
distensivos, presentan una susceptibilidad menor.
En el mapa magnético de campo total y reducción al polo de la (Figura 8 y 9) se identifica
un elemento con una alta respuesta magnética y una tendencia peculiar que no está reflejada
en el relieve topográfico actual y no guarda relación espacial con alguna provincia
fisiográfica o geológica (delimitada por líneas discontinuas de color negro). El extremo norte
de este elemento coincide con el extremo septentrional del Bloque Jalisco y el extremo sur
coincide con la Brecha de Guerrero. Se ubicaron en color rojo las principales estructuras
geológicas recopiladas por Susana A. Alaniz et al; 2005. Podemos observar que la fosa del
bajío (FB) se sobrepone con la geometría de este alineamiento magnético en forma de arco.
En estos mismos mapas se aprecian otras zonas con altos valores magnéticos que en conjunto
con el elemento magnético descrito plantean posibles líneas de investigación futuras para una
mejor comprensión del régimen tectónico del sector centro occidental de nuestro país.

25
Figura (8) Mapa magnético de Campo Total. En líneas de color rojo se muestran las fallas y estructuras mayores recopiladas para la FVTM. La línea discontinua en negro identifica el elemento
magnético en forma de arco. Fuente. GEOTEM

26
Figura (9) Mapa magnético de Reducción al Polo. En líneas de color se muestran las fallas y estructuras mayores recopiladas para la FVTM. La línea discontinua en negro identifica el elemento
magnético en forma de arco. Fuente. GEOTEM

27
3.4 Isoterma de Curie, gradiente geotérmico y flujo de calor asociado a la FVTM
Los datos aeromagnéticos utilizados para la estimación de profundidad a la isoterma de Curie
en la FVTM corresponden a los levantados por el Servicio Geológico Mexicano (SGM). Estos
datos fueron adquiridos por la empresa GEOTEM Ingeniería S.A de C.V para su reproceso
con el objetivo de generar un mapa de gradiente geotérmico a partir de las estimaciones en
profundidad de la isoterma
de Curie y en última
instancia calcular el flujo de
calor para la caracterización
termal de la FVTM. El
método adoptado para
estimar la profundidad de la
isoterma de Curie (CPD) por
sus siglas en inglés, se basa
en el análisis espectral
(Figura 10) de la
información magnética
(Spector y Grant; 1970). El
proceso de cálculo exige la
preparación de una serie de
mallas que servirán de dominios magnéticos para aplicar dicha metodología. Dicho
procesado consistió en la generación de ventanas de análisis de diferentes dimensiones
(60x60, 100x100, 160x160, 200x200 y 250x250 km2
) (Figura 11) con el objetivo de obtener
valores asimilables en el cálculo de profundidades de la base de fuentes magnéticas.
Figura (11) Espectro de potencia radial y cálculo de las pendientes para determina profundidades a la fuente magnética utilizando
distintos tamaños de ventana.
Figura (10). Ventanas de análisis para el cálculo
de profundidad a la isoterma de Curie.

28
Una vez estimada la profundidad a la isoterma de Curie; se puede calcular el gradiente
geotérmico. Se asume una temperatura de 580°C (a esta temperatura la magnetita pierde sus
propiedades magnéticas) y una temperatura superficial que fue obtenida de registros
nacionales del INEGI (considerando la temperatura media del mes más cálido). Junto con las
profundidades calculadas y la altura de vuelo de la adquisición de datos aeromagnéticos (en
este caso 300m); se calcula el gradiente geotérmico para cada una de las ventanas
configuradas. El llamado flujo de calor puede estimarse de igual manera asociando un valor
de conductividad térmica a los materiales geológicos que conforman el subsuelo basándose
en el tipo de roca que domina a las profundidades inferidas por la isoterma de Curie. Nuestra
estimación y cálculo del gradiente geotérmico para la zona de exploración Rancho Nuevo se
discute en la sección (4.7).
La aplicación de esta metodología involucra un gran número de trabajos referentes a la
FVTM (J.O Campos Enríquez et al. 1989; Marina Manea and Vlad Manea 2010). El objetivo
de dichos trabajos es la investigación de la estructura termal de la corteza usando el cálculo
de profundidad a la isoterma de Curie. En el trabajo titulado: “Curie Depth Estimates and
Correlation with Subduction in México” Marina Manea and Vlad Manea 2010, se estima el
flujo de calor para México a partir de los CPD calculados considerando un tamaño de ventana
de 210x210km2
. Los diferentes CPD fueron comparados con el régimen tectónico y las
principales fronteras fisiográficas observando buena correlación entre el contexto morfo-
tectónico y las profundidades estimadas para la isoterma de Curie (Marina Manea and Vlad
Manea 2010) (Figura 12); se observa que en la región de la FVTM los diferentes CPD se
estiman en profundidades del orden de los 10 a 20 km, se observa que la profundidad de la
isoterma de Curie, es menor en el límite convergente con la trinchera del pacifico.
Figura (12) Mapa CPD delimitando las principales provincias morfo-tectónicas de México Fuente. (Manea & Manea. 2010)

29
La (Figura 13) muestra la estimación de flujo de calor obtenido en el trabajo antes citado
(Marina Manea and Vlad Manea 2010). En el que se considera un valor de temperatura para
la isoterma de Curie de 580°C (Haggerty, 1978) y se adopta un valor promedio para la
conductividad térmica de 2.5 mW/m2
asociada a rocas ígneas intrusivas y con el gradiente
geotérmico de la zona se obtiene el valor correspondiente al flujo de calor. De la siguiente
manera:
Flujo de Calor = Conductividad térmica x Gradiente geotérmico (mW/m2)
En este mapa en color magenta se visualizan las zonas con mayor flujo de calor en el
subsuelo, con un valor calculado de 100 a 140.0 mW/m2
. Los valores de flujo de medios a
altos de 60 a 90 mW/m2
en colores azules a verdes.
En el mapa de la (Figura 13) se han marcado en color verde, las zonas con permiso y
concesiones que tiene la Comisión Federal de Electricidad (SENER, INERE 2015) así como
los campos geotérmicos actualmente en operación. Estas zonas y campos abarcan la parte
occidental de la FVTM.
Figura (13) Mapa de Flujo de Calor obtenido a partir del cálculo de la Isoterma de Curie. Fuente: Manea y Manea 2010.
3.5 Potencial geotérmico asociado a la FVTM
Con el objetivo de definir el potencial geotérmico en México, el INERE y la CFE se han
encargado de mapear las zonas de mayor interés para la prospección de recursos geotérmicos.
Dicho mapa se construyó mediante la evaluación de las temperaturas calculadas con
geotermómetros de más de 1300 manifestaciones termales que son evaluadas desde 1983

30
(compiladas por Torres-Rodríguez, et al. 1983). El potencial geotérmico se calculó mediante
geotermómetros de base líquida (INERE, SENER, CFE 2015). En la (Figura 14) se muestran
la distribución de temperaturas obtenidas.
Figura (14) Mapa de Potencial Geotérmico Mexicano Fuente. INERE 2015 modificado por GEOTEM.

31
4 ESTUDIO INTEGRAL EXPLORATORIO CON FINES GEOTÉRMICOS
4.1 Antecedentes de estudio y metodologías implementadas
La presencia de hidrotermalismo en la zona de estudio es identificada desde hace ya varios
años en el estado de Guanajuato, sobre todo en los alrededores de la ciudad de Celaya y
Apaseo El Alto (Morales et al., 2016a y b; Morales et al., 2015). El presente caso de estudio
surge como una motivación inicial a del grupo de la Dra. Ruth Esther Villanueva
Investigadora Titular del departamento de Recursos Naturales del Instituto de Geofísica
(IGF, UNAM) y Líder del Proyecto Estratégico 02 “Mapa de Provincias Geotérmicas de
México a partir de la Geoquímica de Fluidos y Distribución de Acuíferos: herramienta para
la exploración y desarrollo de recursos geotérmicos convencionales” del CeMIE Geo
proyecto en el que GEOTEM Ingeniería S.A de C.V, participó activamente.
En diferentes trabajos se han documentado las manifestaciones presentes en la Porción
central de la FVTM, sin embargo, basándonos en el trabajo más reciente el cual lleva por
título “Distribución de Anomalías Geotérmicas en México: Una guía útil en la prospección
geotérmica” (Luis E. González-Ruiz, Eduardo González-Partida, Víctor Hugo Garduño
Monroy, et al. 2015) se reportan 12 manifestaciones termales en la zona de estudio y 2
manifestaciones más en la zona de Rancho Nuevo.
Una vez recopilados los datos y analizados, se llevó a cabo una etapa de reconocimiento en
campo con el fin de determinar la localización de las manifestaciones termales, así como
determinar la temperatura de las mismas para evaluar el potencial de un posible yacimiento
en el subsuelo. Posteriormente el Grupo del Proyecto P02 del CeMIE Geo muestreó
químicamente cada una de las manifestaciones determinando el tipo de agua y finalmente
por medio de geotermometría, se determinó la temperatura del último estado de equilibrio de
las muestras.
La geofísica se inició con el procesamiento de datos aeromagnéticos que apoyara en el
conocimiento de las estructuras de la zona y su entorno geológico, con lo que se elaboró un
programa de exploración terrestre mediante los métodos de gravimetría, sondeos TDEM,
sondeos MT y sondeos CSAMT.
Terminadas las labores de campo se llevó a cabo el proceso, integración e interpretación de
la información, recopilando los resultados en un sistema de información geográfica (GIS)
para su análisis en conjunto con el objetivo de construir un modelo conceptual del
funcionamiento geotermal de la zona de estudio y con ello realizar inferencias acerca del
potencial geotérmico de la zona de Rancho Nuevo en Guanajuato.
4.2 Localización e identificación de manifestaciones
Con base en el reconocimiento de campo en conjunto con el grupo de trabajo del P02 CeMIE
Geo del Instituto de Geofísico de la UNAM (IGF) han sido localizadas en la zona de Rancho

32
Nuevo a unos 5 km al este de la Ciudad de Celaya Guanajuato 8 manifestaciones geotermales
que siguen una tendencia particular N-S a lo largo de aproximadamente 11.5 km desde el
poblado de Juan Martin, hasta San Miguel Octopan. Como se muestra en la imagen (Figura
15) las manifestaciones se concentran al sur del poblado de San Miguel Octopan (Norte del
área de estudio) y en los alrededores del poblado de Juan Martin (al sur de la zona de estudio).
En la porción sur se han detectado la presencia de pozos termales, con temperaturas de 36 a
48 °C (como referencia la temperatura ambiente medida en el área de estudio cuando se
colectaron las muestras fue de 23°C). En el sector norte se identificaron manifestaciones
termales en pozo con temperaturas de 58°C y en Rancho Nuevo de 90°C, esta última
manifestación corresponde a la de mayor temperatura en la zona de estudio.
Acorde a la clasificación termal de las manifestaciones, la mayoría de los manantiales tiene
una temperatura de descarga intermedia con temperaturas mayores a 45 °C y menores al
punto de ebullición, mientras que el manantial de Rancho Nuevo es clasificado como un
manantial hirviente debido a su temperatura elevada.

33
5
Figura (15) Mapa de ubicación perfiles geoeléctricos y estaciones gravimétricas

34
4.3 Estratigrafía y Geología Estructural
La información geológica de la zona de estudio se apoyó en el mapa geológico regional escala
1;250 000 con clave F14-10 “Querétaro” del SGM. El análisis superficial y del subsuelo
revela que el basamento de la zona de estudio se encuentra compuesto por rocas
volcanoclásticas con un ligero grado de metamorfismo datado en el Jurásico Superior,
mientras que el cretácico queda definido por calizas y limolitas del Cretácico Inferior y
calizas lutitas del Cretácico Superior. Las evidencias de rocas jurásicas se encuentran hacia
la localidad de San Miguel de Allende, mientras que el cretácico se encuentra al norte de la
Ciudad de Celaya, cerca de la localidad de Juventino Rosas. El inicio del terciario (Eoceno)
queda representado por un espesor considerable de conglomerados polimícticos identificados
de manera informal como conglomerados rojos de Guanajuato, el resto del terciario se
encuentra compuesto riolitas que afloran al sur de la Ciudad de Celaya Guanajuato. Las
elevaciones circundantes al área de estudio, están compuestas por rocas andesíticas-
basálticas. Los materiales más recientes corresponden con basaltos del cuaternario
representados por dos volcanes cuaternarios al sur de Celaya, mientras que las zonas de
bolsón se encuentran sobre depósitos aluviales (Figura 16).
Las elevaciones al norte de la zona de estudio están datadas en el terciario y corresponden
con andesitas y basaltos y es solo al norte de la población de Juventino Rosas, donde aflora
el Cretácico. El Cerro de San Pedro al Norte de la Ciudad de Celaya, tiene una composición
andesítica basáltica y conforma un aparato volcánico del Terciario. Hacia el sur, el Cerro
Mandinga tiene una composición basáltica y corresponde con un aparato volcánico
Cuaternario asociado a la FVTM, mientras que el cerro de Las Cruces se asocia a andesitas
y basaltos con una base riolítica de acuerdo a los afloramientos del mapa geológico.
Con base en la recopilación de información local se tienen identificadas 3 estructuras
regionales en la zona de estudio. Presentándose de norte a sur, se identifica a la Falla San
Miguel de Allende, al menos a 5 km al oeste de Celaya Guanajuato; es una falla normal cuyo
bloque de techo cae hacia el oeste con un desplazamiento mínimo de 450 m con dos fases
diferenciadas de actividad durante el Oligoceno y el Mioceno y afecta rocas del Mesozoico
hasta finales del Terciario (Alaniz, 2001). En la zona de estudio se presenta un escarpe de 50
m y se extiende desde el poblado de las Liebres hasta San Andrés, su continuidad se infiere
hacia la ciudad de Celaya con el curso del Río Laja.

35
Figura (16) Mapa Geológico de la zona de estudio (1:250,000) Fuente. Servicio Geológico Mexicano.
Otra falla regional encontrada cercana a la zona de estudio corresponde con el sistema
Tlacote- Bartolomé que tiene orientación N-S (Alaniz et al. 2002), su comportamiento es
normal y el bloque de techo cae hacia el este. Esta falla se alinea con las manifestaciones
geotermales localizadas en la zona de exploración geotérmica del salitre con esta evidencia,
es posible argumentar que la zona que se encuentra entre las fallas de San Miguel de Allende
y Tlacote Bartolomé se encuentra en un alto estructural.
Otro elemento regional corresponde a la Falla del Bajío, tiene una orientación NW-SE (Desde
León Guanajuato hasta Irapuato Guanajuato donde realiza un cambio en la orientación a una
tendencia E-W que conserva de Irapuato hasta el norte de Celaya). El comportamiento de la
falla es normal y el bloque de techo cae hacia la porción SW hacia la ciudad de León
Guanajuato y hacia el sur en la zona de Celaya (SGM, 2016).
4.4 Geoquímica de las manifestaciones del área de estudio
Los análisis fueron realizados por el Dr. Rubén Alejandro Bernard Romero, en el laboratorio
de Geoquímica de Fluidos Volcánicos del IGF UNAM en el marco del proyecto P02; en
campo se determinaron los parámetros fisicoquímicos, así como la concentración de
bicarbonatos (HCO3
-
). y de sílice (SiO2). Se colectaron muestras de agua para el análisis
químico de Cl-
, SO4
2-
, Na+
, K+
, Li+
, Ca2+
, Mg2+
; en este trabajo sólo se reporta la química de
agua de iones mayores de la manifestación de más alta temperatura de descarga, manantial
Rancho Nuevo que permitan definir la geotermometría. Cabe mencionar que la concentración
de magnesio está por debajo del límite de detección (1 mg/L) del equipo y para este trabajo

36
se utiliza éste valor. A continuación, se presentarán los resultados preliminares de los estudios
geoquímicos proporcionados por el P-02 IGF UNAM.
El agua termal de la manifestación presente en Rancho Nuevo tiene un pH ligeramente
alcalino (8.25). Los resultados revelan que el agua es sódica-clorurada con evidencia de
posible mezcla con aguas superficiales. Esto indica que las manifestaciones termales que se
presentan en superficie son aguas mezcladas con flujos superficiales meteóricos, con una
interacción considerable con el medio poroso o el acuífero superficial y un flujo lateral.
Se aplicó el diagrama de Giggenbach (1988) para evaluar el estado de equilibrio entre el
fluido con la roca. Los resultados muestran que los fluidos están en equilibrio parcial y por
tanto se pueden aplicar los geotermómetros químicos. Sin embargo, considerando que la
descarga es rica en CO2 y el pH ligeramente alcalino, emplear geotermómetros de Na/K y
Na-K-Ca tiene incertidumbre. El geotermómetro que se puede aplicar es el de K/Mg dando
un valor de 141 °C a profundidad (concentración de magnesio del límite de detección). De
acuerdo a la posible mezcla de agua termal con aguas superficiales, la aplicación del
geotermómetro de sílice adiabático puede ser la del último equilibrio, es decir de 172 °C.
Con estos resultados preliminares, se puede decir que la temperatura mínima a profundidad
sea de 141 °C. (Tabla 3)
Tabla 3. Geotermómetros utilizados para la estimación de la temperatura a profundidad de la manifestación de Rancho Nuevo.
4.5 Gravimetría y su correlación estructural
La información gravimétrica se trabajó sobre la anomalía residual de Bouguer. En ocasiones,
los efectos topográficos sobre los resultados de la gravimetría son demasiado relevantes en
la configuración; debido a esto se generó el mapa de residual de Bouguer mediante un ajuste
polinomial que ayudo a reconocer las condiciones estructurales del subsuelo. (Figura 17)
Las fallas reportadas en diferentes trabajos se presentan en la (Figura 17). La línea marrón
corresponde a los lineamientos inferidos a partir de los contrastes gravimétricos; en negro se
muestran las documentadas por la CEAG. Sobre este mapa se han inferido al menos 8
Geotermometro Temperatura por geotermometría (C°)
Cuarzo conductivo 186
Cuarzo adiabático 172
Na-K-Ca 215
Na/K (Fournier, 1979) 238
Na/K (Truesdell, 1976) 215
Na/K (Giggenbach, 1988) 252
Na/K (Arnorsson, 1983) 221
K/Mg (Giggenbach, 1986) 141

37
estructuras geológicas en un nivel local a semiregional. Dos de estos elementos pueden ser
utilizados para corregir de cierta manera, la trayectoria de la Falla San Miguel de allende y
la Falla Tlacote al este, que aparentemente se encuentra desplazada unas decenas de metro o
bien el lineamiento corresponde con una estructura de mayor envergadura, paralela a dicho
sistema y con un desplazamiento superior.
En general, los lineamientos en la zona de manifestación Rancho Nuevo presentan
orientaciones N-S, NW-SE y NE-SW similar al sistema de fallas reportadas en el trabajo
gravimétrico. Para la manifestación termal El Salitre se tiene un comportamiento de las fallas
del Tlacote y San Miguel de Allende asociadas a mínimos gravimétricos.
La trayectoria inferida de la Falla San Miguel de Allende se corrobora con la gravimetría y
se comprueba que el bloque de techo se desplaza hacia el Oeste de la falla, coincidiendo con
el mínimo gravimétrico.
Es posible determinar a partir de la información gravimétrica, las variaciones constantes en
los espesores y profundidades estructurales que se observan a través de los máximos y
mínimos gravimétricos. Toda esta información revela la intensa actividad tectónica que
presenta una serie de fallas normales en algunos de los sistemas mencionados.
4.6 Magnetometría y su correlación estructural.
Como se comentó anteriormente a través de la información magnética es posible determinar
la presencia de elementos volcánicos y estructuras regionales que se observan en forma de
alineamientos con contrastes fuertes de susceptibilidad magnética. El mapa de reducción al
polo para la zona de estudio, es mostrado en la (Figura 18) sobre el cual, se han marcado
estructuras y fallas recopiladas por la CEAG (en color negro) y las inferidas (en marrón) a
partir de la información gravimétrica disponible.
En el mapa se observa un alineamiento magnético con una dirección E-W desde los límites
del estado de Querétaro hasta la ciudad de Celaya, cruzando las fallas de Tlacote y la falla de
San Miguel de Allende, con comportamiento ligeramente diferente al que presenta la
información gravimétrica. Hacia la zona de Rancho Nuevo es distinguible la traza de la falla
de San Miguel de Allende, así como el sistema de fallas menores recopiladas por la CEAG.
En el extremo NE (donde se ubica la falla el Tlacote) los alineamientos magnéticos más
notables son coincidentes con el sistema de fallas Querétaro-Taxco.
Hacia el sur en el extremo SW se observa un alto magnético bien definido, el cual se asocia
a material basáltico del cuaternario. Los contrastes más bajos en susceptibilidad magnética
coinciden con la distribución de materiales aluviales y los más altos probablemente reflejen
la distribución de materiales volcánicos del Cretácico; de acuerdo con lo revisado en el mapa
geológico de la (Figura 16).

38
Figura (17) Mapa gravimétrico residual de Bouguer con ajuste polinomial; en color negro fallas recopiladas (CEAG) y en marrón estructuras inferidas a partir de la información gravimétrica
adquirida en la zona de exploración.

39
Figura (18) Mapa magnético de Reducción al Polo, en color negro fallas recopiladas (CEAG) y en marrón estructuras inferidas a partir de la información gravimétrica.

40
4.7 Profundidad a la Isoterma de Curie, Gradiente Geotérmico y Flujo de Calor en la
zona termal de Rancho Nuevo
El gran aporte de la magnetometría como método indirecto, aplicado a la exploración
geotérmica está relacionado con el cálculo de profundidad a la isoterma de Curie. Este
proceso permite obtener y estimar profundidades asociadas a las fuentes magnéticas para
posteriormente calcular el gradiente geotérmico y flujo de calor.
Para la estimación de profundidad a la isoterma de Curie como se describió en la sección
(3.5) se utilizaron diferentes tamaños de ventana; las cuales fueron procesadas tomando como
punto de interés la manifestación termal en Rancho Nuevo (GRN1). Los cálculos mostraron
profundidades para la isoterma de Curie en el rango de 16.53 km a 7.46 km, que
corresponden con valores de gradientes geotérmicos (GG) de 33.19ºC/km hasta 73.54 °C/km,
respectivamente, como se puede observar en la Tabla 3.
Tabla (3) Parámetros de ventanas, Profundidad de la cima (Z0), centroide (Z0) y base (Zb), rangos de numero de onda para el punto y
GG gradiente geotérmico evaluado en la manifestación termal de Rancho Nuevo.
El valor inferior de GG corresponde a la ventana más amplia y se observa que este valor se
acerca al GG normal (30 °C/km) por lo que interpretamos que al emplear ventanas de mayor
tamaño los dominios magnéticos de alta frecuencia se promedian con los del entorno
regional, atenuando los efectos locales de mayor resolución (Figura 19). En la misma figura
también se observa que al reducir el tamaño de la ventana, aumentamos la resolución y los
efectos locales prevalecen respecto del entorno regional y los valores de GG se acercan
asintóticamente al valor máximo que se puede calcular. Por lo que podemos deducir que este
método, como herramienta de exploración geotérmica es capaz de proveer de información
valiosa una vez que se pueda determinar la función que mejor se ajuste al comportamiento
de la curva.
Figura (19). - Gráfica de GG contra Tamaño de Ventana, zona Rancho Nuevo.
Ventana [km] X Y Zt[km] Rango k (Zt) Z0[km] Rango k (Z0) Zb[Km] GG [°C/Km]
250x250 317750 2270748 3.03 0.06-0.2 9.93 0.01-0.07 16.53 33
200x200 317750 2270748 3.12 0.08-0.27 8.14 0.007-0.098 12.86 43
160x160 317750 2270748 2.60 0.11-0.34 6.60 0.06-.15 10.30 53
100x100 317750 2270748 2.73 0.1-0.25 5.36 0.02-0.11 7.69 71
60x60 317750 2270748 2.32 0.21-0.4 5.04 0.04-0.18 7.46 74
30x30 317750 2270748 1.79 0.17-0.42 4.64 0.08-0.19 7.19 76

41
Marina Manea and Vlad Manea, 2010, señalan que sus resultados del cálculo de flujo de
calor con una ventana de 210 km x 210 km, son consistentes con las mediciones directas
reportadas por Ziagos, et al., 1985; con las estimaciones calculadas por geotermómetros de
sílice (Prol-Ledesma y Juárez, 1986; y con cálculos realizados con isótopos de He por Polyak,
et al., 1985 como por Taran, et al., 2002. Para el cálculo de flujo de calor utilizaron la
temperatura de Curie para la Magnetita de 580 °C y un valor promedio de conductividad
térmica de k=2.5 W/°Cm para rocas ígneas y como se observa en (Figura 13) la zona termal
de Rancho Nuevo presenta un flujo de calor cercano a los 110 mW/m2.
Para el caso de Rancho Nuevo la gráfica de la (Figura 19), muestra que la ventana de 160
km x 160 km se ubica cerca del punto de inflexión, compensando los valores del efecto
regional con los valores de los efectos locales y al utilizar su valor de GG, de 53.26 ºC/km
con un valor de k=2.5 W/°Cm, obtenemos un valor de flujo de calor de 133 mW/m2
, valor
ligeramente superior al obtenido en el trabajo de Manea & Manea, 2010.

42
4.8 Perfil MT-CSAMT/ Rancho Nuevo
A continuación, se describen los resultados interpretados a partir de la información
electromagnética mediante sondeos MT/CSAMT en la zona de Rancho Nuevo. El perfil
generado mantiene una orientación N-S, con una longitud de 19 km alcanzando una
profundidad de 3500 m con la manifestación termal de Rancho Nuevo al centro.
Los cuerpos conductores se encuentran abarcando la porción superficial desde unas decenas
de metros en la porción sur hasta cerca de un kilómetro en la porción norte, debajo de los
sondeos RN016 a RN012, asociados con materiales volcánicos fracturados que alcanzan
hasta los 2500 m, cuyas variaciones de profundidad corresponden con valores de 1000 m en
la porción central, mientras que, en la porción sur las zonas conductoras se reducen
notablemente debido a la presencia de las rocas volcánicas terciarias que se encuentran
aflorando y que tienen mayores valores de resistividad.
Las zonas resistivas que se observan en el perfil, están interrumpidas de manera lateral por
cuerpos tabulares conductores localizados entre los sondeos RN18 a RN16, RN12 a RN9 y
RN7 a RN6, asociados con las estructuras geológicas que cortan las rocas volcánicas
terciarias, con una amplia zona de cizalla caracterizada por su baja resistividad posiblemente
relacionada con la presencia de fluidos calientes y posibles alteraciones hidrotermales.
(Figura 20)
4.9 Perfil TDEM Regional
El perfil geoeléctrico regional que une las zonas termales de Rancho Nuevo y El Salitre, tiene
una orientación E-W con una longitud de 46 km; muestra un comportamiento muy similar al
perfil anterior, sin embargo, el nivel de investigación es menos profunda (750 m) ya que se
utilizó información de sondeos TDEM recopilados.
Se observan que los cuerpos resistivos predominan hacia la porción Oriental en donde se
ubica la zona de El Salitre; en tanto que en la porción Occidental, casi con el cruce del perfil
N-S (Zona de Rancho Nuevo), predominan las zonas de mayor conductividad dominando
los primeros 300 m de profundidad.
En este perfil se observa un fuerte contraste lateral en las cercanías de Apaseo El Grande,
donde el cuerpo conductor contrasta con el resistivo, este último gana cierta elevación
estructural hacia el este, asociado este comportamiento con las estructuras geológicas y
reportadas en este documento, e inferidas con los datos gravimétricos
De igual modo que en el perfil anterior, el cuerpo resistivo se asocia a rocas volcánicas
Terciarias, mientras que los cuerpos conductores posiblemente se asocien con horizontes
arcillosos del material de relleno o con temperaturas elevadas. En esta zona la presencia de
alta temperatura en el agua de los pozos nos permite relacionar la baja resistividad con la
presencia de fluidos hidrotermales. (Figura 21)

43
4.10 Integración de Modelos Gravimétricos y de Resistividad
Se realizó el modelado gravimétrico bidimensional (Talwani et al. 1959) a partir del Residual
de Bouguer, apoyando de forma interactiva con los perfiles de resistividad obtenidos con los
Sondeos MT y TDEM como modelos de restricción en la configuración de horizontes
litológicos. Esta integración nos permitió construir un modelo conceptual que se ajusta al
marco geológico de la zona de estudio.
Esta integración permite inferir tendencias estratigráficas y la presencia de estructuras
geológicas (fosas y pilares). Una primera aproximación a este objetivo se muestra en las
(Figuras 22 y 23) mostrando el modelo estructural inferido a partir del modelado
gravimétrico 2D.
En este modelo gravimétrico se muestran los colores utilizados para definir temporalmente
las unidades, representando los depósitos cuaternarios en color amarillo, el marrón para
depósitos volcánicos basálticos del cuaternario correspondientes con la FVTM, con
tonalidades rosáceas rocas terciarias (materiales volcánicos y sedimentarios) y el color verde
representa el basamento de la cuenca (rocas calcáreas del cretácico).
Las densidades de los materiales para el modelo Talwani fueron asignadas conforme a los
siguientes valores de densidad; Para los materiales de cobertura sedimentaria no consolidada
del cuaternario: 1.75 g/cm3
, para los basaltos fracturados del Cuaternario 2.1 g/cm3
; para las
riolitas-andesitas-basaltos del terciario con fracturamiento intenso 2.2 g/cm3
; para el terciario
de bajo a moderado fracturamiento: 2.4 g/cm3
y para el basamento cretácico-jurásico: 2.55
g/cm3
. En este modelo se infieren algunas estructuras geológicas a partir de los gradientes
mayores y menores en la respuesta gravimétrica observada (residual de Bouguer) así como
la correlación de estructuras mapeadas en la zona de estudio a partir de los referentes
geológicos recopilados. En los modelos se han marcado también los límites de investigación
alcanzados por las metodologías MT y TDEM en cada caso.

44
Figura (20) Perfil MT-CSAMT Rancho Nuevo
Figura (21) Perfil TDEM Regional

45
Figura (22). Modelo gravimétrico
para el Perfil MT (N-S)

46
Figura (23). Modelo gravimétrico para
el perfil TDEM regional (W-E)

47
Modelo Geológico Estructural Perfil MT Rancho Nuevo (N-S)
El perfil une las manifestaciones termales presentes en la zona de Rancho Nuevo y al sur,
cerca de la población de Juan Martín con una disposición N-S y una longitud de 19 km.
El perfil mostrado en (Figura 22), presenta una serie de altos y bajos estructurales
consecutivos que responden a altos y bajos gravimétricos en la curva de residual de Bouguer.
Los bajos estructurales en esta zona, responden a valores del orden de 12 y 10 mGal mientras
que los altos estructurales responden a valores del orden de 16 mGal. El espesor de los
estratos modelados está definido en gran medida por la presencia de estructuras que cortan
el Mesozoico y el Terciario. Los materiales cuaternarios presentan un incremento
considerable en su espesor sobre todo en la zona norte donde, acorde al modelo gravimétrico,
se alcanzan espesores de hasta 400 m. Dicho espesor se reduce hacia la zona sur, conforme
se acerca a los afloramientos del Terciario.
Las rocas del Terciario que conforman la base de los depósitos de relleno, presentan un
espesor mínimo de 500 m en la porción central del perfil, mientras que, en el sector sur, su
espesor se incrementa considerablemente hasta unos 1,100 m. El espesor de la segunda capa
del Terciario que sobreyace a las rocas del Cretácico, varía desde el mínimo de 400 m al sur
y un máximo de 1000 m en algunos bajos estructurales.
A través de la gravimetría se detectaron dos bajos estructurales considerables y un pequeño
pilar; el primer bajo corresponde con una fosa mapeada al norte de la zona de estudio,
coincidente con la traza de la Falla del Bajío, en la zona de San Miguel Octopan. En la zona
central del perfil se aprecia un alto estructural que corresponde con un máximo gravimétrico,
en la zona de la manifestación termal Rancho Nuevo. Al sur del pilar de Rancho Nuevo se
presenta un mínimo gravimétrico que corresponde a una fosa cuyo límite meridional se
localiza en la zona de San Juan Martin.
Modelo Geológico Estructural Perfil (W-E)
En (Figura 23) el Perfil de residual de Bouguer define altos y bajos gravimétricos; en la parte
occidental se aprecia la fosa Celaya-Irapuato, se trata de una fosa escalonada que alcanza su
mínimo gravimétrico al occidente de Celaya en dirección hacia Irapuato; el limite oriental de
esta fosa es el pilar de Rancho Nuevo identificado también en el perfil N-S, quedando este
rasgo tectónico claramente definido y en el que se ubica el manantial termal de Rancho
Nuevo con temperatura de 90ºC. Al oriente del pilar de Rancho Nuevo se localiza un amplio
mínimo gravimétrico que caracteriza la fosa de Apaseo El Grande, cuyo límite oriental es el
Pilar de El Salitre; este pilar está delimitado al Oriente por la falla El Tlacote, donde inicia la
fosa del mismo nombre. La fosa del Tlacote está caracterizada por los sínter silíceos que
caracterizan la zona hidrotermal de El Salitre.

48
4.11 Modelo conceptual geotérmico
El modelo geotérmico conceptual (Figura 24) se realizó a partir de la integración de toda la
información adquirida durante los procesos de gabinete y campo en el área de estudio, y
pretende explicar el funcionamiento de la zona donde se ubica la manifestación hidrotermal
de Rancho Nuevo. Este modelo tiene como base la interpretación gravimétrica con el
modelado de Talwani y el perfil geoeléctrico MT; en él, se modelaron los espesores de los
diferentes estratos que componen los materiales geológicos, diferenciados por color acorde
a su edad correspondiente. Se asignaron densidades representativas de cada composición
litológica para calibrar el residual obtenido de las mediciones en campo con el del modelo
propuesto, considerando la estratigrafía y las estructuras documentadas en la zona de estudio.
La correlación de las variaciones del residual que consideran espesores regulares, permitió
modelar altos y bajos estructurales, siguiendo el modelo geológico del subsuelo presentado
por el SGM. Los altos y bajos estructurales, fueron correlacionados con las fallas tanto las
mapeadas como las inferidas a partir en la planta gravimétrica.
En este modelo, las manifestaciones hidrotermales de la zona de estudio, están representadas
en el perfil N-S con un símbolo triangular de color ocre. De norte a sur, se encuentra el
manantial Los Mezquites (32°C), el pozo termal covemex (58°C) y el manantial termal
Rancho Nuevo (90°C).
Sobre las unidades gravimétricas, se dibujaron los intervalos de resistividad menores de 5
Ohm-m y entre 5 y 50 Ohm-m. Los valores menores de 5 Ohm-m representan elementos
conductores relacionados con la presencia de fluidos hidrotermales y/o alteraciones
entrampadas en las fallas geológicas. Los contrastes de resistividad con morfología tabular
vertical presentan colores que varían de rojo (menores a 5 Ohm-m) a verde (50 Ohm-m) los
cuales ya han sido asociados a las fallas geológicas en el apartado de exploración
electromagnética.
Debajo del elemento delimitado como el basamento, que en términos gravimétricos
corresponde con las formaciones del Cretácico y Jurásico; con el cálculo de la profundidad
de la isoterma de Curie, se puede inferir la presencia de la fuente de calor a aproximadamente
10 km de profundidad, con un gradiente geotérmico asociado de 53°C/km. Las flechas azules
en la superficie, indican el flujo regional del acuífero en la zona de estudio el cual se desplaza
de norte a sur, al menos en la zona correspondiente con el acuífero superficial en las primeras
decenas de metros del perfil.
Sobre la fuente de calor inferida con flechas de color rojo se indica el probable aporte de
compuestos químicos presentes en agua que ha entrado en contacto con el calor de una fuente
térmica a profundidad. La composición de los fluidos hidrotermales en esta zona es dominada
por H2O, HCl, HF, SO2 y HBO3. Estos fluidos, conforme ascienden a la superficie se
enriquecen con CO2, H2S y NaCl debido a la interacción de los fluidos con la roca huésped.
También con flechas en rojo paralelas a las líneas de falla, se indican las rutas de migración
de los fluidos hidrotermales.

49
Figura (24). Integración geofísica y
modelo conceptual geotérmico.
Perfil MT Rancho Nuevo

50
La exploración geotermométrica, indica que el último estado de equilibrio termodinámico
del fluido se encuentra a 141 °C, lo que corresponde en el perfil con las zonas de
concentración de algunos elementos conductores y que se fortalece la hipótesis de la
circulación de fluidos hidrotermales en las zonas de cizalla.
La presencia de altas temperaturas en los pozos circundantes a la manifestación de Rancho
Nuevo, se puede explicar por la influencia de los fluidos hidrotermales que ascienden por
zonas de cizalla y entran en contacto con el acuífero superior.

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