Estudio MT modela un sistema magmático-hidrotermal en Aluto-Langano, Etiopía

Ilustración 3D basada en el modelo MT del sistema geotérmico Aluto-Langano, Etiopía (fuente: Lina Jakaité via LinkedIn)

Oscar Llamosa Ardila 21 Aug 2023

Dos estudios que involucran imágenes magnetotelúricas (MT) del volcán Aluto en Etiopía brindan información clave sobre los sistemas hidrotermales y magmáticos del subsuelo del área. Estos son fundamentales para la comprensión del campo geotérmico Aluto-Langano, que alberga la única planta de energía geotérmica en funcionamiento en Etiopía.

Las imágenes 3D del modelado MT se utilizaron luego como base para una ilustración 3D realizada por Lina Jakaite.

Los estudios de referencia son los siguientes:

• Ubicación de pozos guiados por métodos geofísicos en el yacimiento geotérmico Aluto-Langano (https://doi.org/10.1190/geo2022-0617.1)
• Información sobre la interacción del rifting, el magmatismo transcrustal y la formación de recursos geotérmicos en el segmento central del rift etíope revelada por imágenes magnetotelúricas tridimensionales (https://doi.org/10.1029/2022JB025849)

Desde el equipo de ThinkGeoEnergy, agradecemos a los autores de los estudios Friedemann Samrock, Alexander Grayver, Marie Luise Texas Dambly, Madeleine R. Müller y Martin O. Saar por permitirnos utilizar los estudios como material para este artículo.

El campo geotérmico Aluto-Langano

Los recursos geotérmicos en Etiopía se centran en el magmatismo activo a lo largo del Rift principal de Etiopía (MER), que es la parte norte del Rift más grande de África Oriental. Los procesos magmáticos relacionados con el rifting en el MER conducen al transporte de magma desde la corteza inferior a la superficie. Las intrusiones poco profundas provocadas por este proceso proporcionan el entorno geológico ideal para la formación de sistemas geotérmicos impulsados por magma.

El desarrollo de la energía geotérmica en Etiopía está más avanzado en Aluto-Langano, donde se encuentra la primera planta de producción de energía geotérmica del país. La central eléctrica piloto de Aluto-Langano tiene una capacidad instalada de 7,3 MWe. Actualmente se están realizando trabajos de ampliación en Aluto-Langano con la perforación de nuevos pozos con el objetivo de alcanzar una capacidad total de 75 MWe.

Desde 1981, se han perforado un total de 13 pozos en Aluto-Langano. Esto ha ayudado a delinear los límites del recurso geotérmico e identificar las zonas de flujo ascendente y de salida.

Mapa que muestra los pozos perforados, las estructuras, las manifestaciones superficiales y las estaciones de MT en el campo geotérmico Aluto-Langano, Etiopía (fuente: Samrock et al, 2023)

Procesamiento y fuentes de datos de MT

El estudio utiliza datos recopilados de campañas MT regionales y locales a lo largo del MER central. El conjunto de datos regionales, recopilados dentro del Proyecto RiftVolc (Hübert & Whaler, 2020), consta de 33 estaciones MT que se distribuyen a lo largo de la grieta a lo largo de un perfil de ~ 120 km de longitud y dos perfiles de ~ 32 y 60 km de longitud con sitio promedio espaciamientos entre 4 y 13 km.

El conjunto de datos locales recopilados por ETH Zurich y el Servicio Geológico de Etiopía (GSE) (Samrock et al., 2010) consta de 165 puntos MT que cubren el edificio del volcán Aluto (15 × 15 km2), con un espacio de sitio promedio de 0,7 km. Teniendo en cuenta el rango de período de la función de transferencia MT y la distribución de conductividad eléctrica promedio en el área de estudio, se calcula que la profundidad de penetración oscila entre aproximadamente 0,5 y 92,5 km, lo que proporciona un rango suficiente para obtener imágenes de estructuras cercanas a la superficie y a escala de la corteza.

El modelado 3D numérico y la inversión de los datos de MT se realizaron con GoFEM, un código de inversión 3D basado en la técnica de elementos finitos que aprovecha las técnicas de refinamiento de malla adaptativa para el modelado directo e inverso. Las mallas creadas con GoFEM consisten en celdas hexaédricas no conformes. Esto permitió incorporar con precisión la topografía real, lo cual es crucial considerando el terreno del área de estudio.

Modelo final e interpretación

Sección transversal a través del modelo de conductividad eléctrica final del área de estudio de Aluto-Langano, Etiopía (fuente: Samrock et al, 2023).

La mayor anomalía de conductividad eléctrica en el modelo es el conductor C3, que se infiere que es el fundido magmático eléctricamente conductor. El modelo de conductividad eléctrica sugiere que el derretimiento no se distribuye uniformemente a lo largo del segmento de la corteza inferior fotografiado de la SDFZ, sino que se concentra en una región confinada espacialmente al WSW de Aluto. La extensión lateral de C3 es de unos 50 km a lo largo de la grieta y 30 km a lo largo de la grieta con un espesor máximo de ~15 km.

La anomalía C3 termina en el eje central de la fisura, donde se captura la imagen de un canal conductor C2 con un pronunciado descenso. Se interpreta que esta anomalía es el canal de ascenso del magma en el que el derretimiento migra desde la zona de acumulación de derretimiento más profunda (C3) hacia el sistema magmático poco profundo debajo de Aluto.

A menor profundidad, recuperamos una capa conductora de electricidad (C1) que se extiende por todo el ancho de la grieta. Este conductor está asociado con una capa poco profunda de piroclastos y lavas que se ha clasificado como un acuífero fisurado, con la alta conductividad atribuida a una superposición de conducción de fluido poral y conducción a través de un componente conductivo del suelo, como las arcillas.

Esta resistencia eléctrica R1 ya ha sido fotografiada por estudios anteriores de MT que la interpretaron como una roca intrusiva enfriada, lo que es consistente con los hallazgos de una gravedad de Bouguer en lo alto de la caldera de Gademotta.

Vale la pena señalar que el modelo de conductividad para el campo geotérmico Aluto-Langano es consistente con la baja productividad de los primeros pozos (a saber, LA-1 y LA-2) a pesar de encontrar litologías similares a las de los pozos productivos. La explicación probable es que los productos de alteración hidrotermal encontrados en los pozos no productivos LA-1 y LA-2 se formaron en el pasado cuando estaban presentes localmente temperaturas más altas.

No se puede encontrar en el modelo ninguna evidencia de la presencia de cantidades notables de fusión debajo de los pozos LA-1 y LA-2. El modelo revela solo conductividades eléctricas bajas debajo de estos pozos improductivos, indicativos de roca cristalina enfriada.

Ilustración 3D

Ilustración 3D basada en el modelo MT del sistema geotérmico Aluto-Langano, Etiopía (fuente: Lina Jakaité via LinkedIn).

Basándose en los parámetros del modelo MT del estudio, Lina Jakaite creó una ilustración en 3D del sistema magmático-hidrotermal debajo del campo geotérmico Aluto-Langano. La ilustración muestra tanto el sistema geotérmico alojado en un volcán poco profundo, las estructuras que controlan el flujo de fluidos y el derretimiento magmático que alimenta el sistema volcánico.

Vale la pena señalar que el modelo MT real se utilizó como base para la ilustración, lo que refleja componentes cruciales como el tamaño y la posición de la capa de arcilla y el derretimiento magmático.

Fuente de referencia via nuestra plataforma global ThinkGeoEnergy /  AGU, SEG Library, and Friedemann Samrock / Lina Jakaité via LinkedIn