Diffuse gases in soil of Araró-Simirao geothermal system, Michoacán, Mexico

• Pérez-Martínez, Isabel ^[1] ; Villanueva-Estrada, Ruth Esther ^[2] ; Rodríguez-Díaz, Augusto Antonio ^[3] ; Canet, Carles ^[4] ; García, Rocío ^[5] ; Ramos-Leal, José Alfredo ^[6] ; García, Donají ^[5] ; Cambrón, Jaziel Froylan ^[5]
  1. [1] CONACYT- Geophysics Institute, UNAM. Circuito de la Investigación Científica s/n Ciudad Universitaria, Alcaldía Coyoacán, 04510 Ciudad de México, México.
  2. [2] Geophysics Institute, Michoacán Unit, UNAM. Km 8 Antigua carretera a Pátzcuaro 8701, Col. Ex Hacienda de San José de la Huerta, 58190 Morelia, Michoacán.
  3. [3] Geophysics Institute, UNAM. Circuito de la Investigación Científica s/n Ciudad Universitaria, Alcaldía Coyoacán, 04510 Ciudad de México, México.
  4. [4] Geophysics Institute- Atmosphere Science Center, UNAM. Circuito de la Investigación Científica s/n Ciudad Universitaria, Alcaldía Coyoacán, 04510 Ciudad de México, México.
  5. [5] Atmosphere Science Center, UNAM. Circuito de la Investigación Científica s/n Ciudad Universitaria, Alcaldía Coyoacán, 04510 Ciudad de México, México.
  6. [6] Applied Geosciences Division, Potosin Institute of Scientific and Technological Research, (IPICYT), Camino a la Presa San José 2055, Lomas 4a Sección, 78216 San Luis Potosí, San Lui Potosí.

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• Localización: Andean geology: Formerly Revista geológica de Chile, ISSN-e 0718-7106, ISSN 0718-7092, Vol. 48, Nº. 3, 2021, págs. 496-513
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Gases difusos en suelos del sistema geotérmico de Araró-Simirao, Michoacán, México
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• Resumen
  • español

    El sistema geotérmico Araró-Simirao está ubicado en el sector sureste de la depresión del lago Cuitzeo, en la parte central de la provincia del Cinturón Volcánico TransMexicano (TMVB). Es un sistema hidrotermal convectivo, líquido dominante, con agua tipo clorurada-sódica y alto contenido de boro. Los manantiales termales emiten principalmente gases de CO2 y cantidades menores de H2S, H2 y gases nobles (He, Ne y Ar). El objetivo de este estudio fue delimitar las áreas de ascenso de fluidos en el sistema geotérmico, determinando la relación entre las áreas con mayores flujos de gases difusos en los suelos y las zonas de mayor permeabilidad. Se realizaron tres campañas de muestreo en 2018 (agosto y noviembre) y 2019 (mayo). En estas campañas se realizaron mediciones de emisiones difusas de gases (CO2, Rn y vapores de Hg) y de la temperatura del suelo. Las concentraciones obtenidas para la emisión de gases difusos fueron: de 0,8 a 1.421 g m-2d-1 para el flujo de CO2, de 0,49 a 2.914 ng/m3 para el mercurio elemental gaseoso (GEM), de 1.060 a 124.100 Bq/m3 para 222Rn y de 0 a 7.511 Bq/m3 para 220Rn. Los valores más altos se registraron en la época seca (mayo). Se determinó que varias zonas con flujos anómalos de CO2, GEM y 222Rn coincidían con zonas de fallas y lineamientos, interpretados como las de mayor permeabilidad. La zona con los valores más altos de estos tres parámetros se ubicó en la denominada poza de lodo, en el cruce de la falla Araró-Simirao con un lineamiento NW-SE (zona sur), el cual está asociado a la zona de upflow del sistema (ascenso vertical de gases). Otras anomalías se ubicaron en zonas de fracturas y/o lineamientos en la parte central y norte del sistema, las cuales están asociadas con la zona de outflow. De acuerdo con los resultados obtenidos, el CO2 podría actuar como portador de los gases de Hg y 222Rn en la zona de upflow; mientras que, en la zona de outflow, este gas podría estar presente en forma disuelta en el agua subterránea.

  • English

    The Araró-Simirao geothermal system is located in the southeastern part of the Cuitzeo Lake depression, in the central part of the TransMexican Volcanic Belt (TMVB) province. It is a convective hydrothermal system dominated by sodium chloride water and high boron content. The thermal springs mainly release CO2 and lower concentrations of H2S, H2, and noble gases (He, Ne, and Ar). The aim of this study was to delimit the upflow areas in this geothermal system by determining the relationships between diffuse gas emission concentrations in soils and the zones of the greatest plausible permeability. Three sampling campaigns were carried out in 2018 (August and November) and 2019 (May). In these campaigns, diffuse gas emission in soils (CO2, Rn, and Hg vapors) and soil temperature were measured. The diffuse gas emission measurements ranged from 0.8 to 1,421 g m-2d-1 for CO2 flux, from 0.49 to 2,914 ng/m3 for gaseous elemental mercury (GEM), from 1,060 to 124,100 Bq/m3 for 222Rn, and from 0 to 7,511 Bq/m3 for 220Rn. The highest values were obtained in the dry season (May). Several anomalous zones of CO2 fluxes, GEM, and 222Rn were found to match faults and lineaments, interpreted as the greatest permeability zones. The zone with the highest values of these three parameters was located in the so-called mud pool at the crossing of the Araró-Simirao fault with a NW-SE (south zone) lineament, which is associated with the upflow zone of the system. Other anomalous zones were located in fracture and/or lineament zones in the central and northern parts of the system, which are associated with the outflow zone. According to the data obtained herein, CO2 could work as a carrier of Hg and 222Rn in the upflow zone; and this gas may be dissolved in the groundwater in the outflow zone.