| Title | An Integrated Model for the Natural Flow Regime in the Cerro Prieto Petrological and Isotope Geochemical Criteria |
|---|---|
| Authors | W. A. Elders, A. E. Williams, J. R. Hoagland |
| Year | 1981 |
| Conference | DOE-CFE Symposium on Cerro Prieto |
| Keywords | |
| Abstract | Our studies of cuttings and cores at Cerro Prieto have now been extended to more than 50 boreholes. The aims of this petrological and isotopic work are to determine the shape of the reservoir, its physical properties, and its temperature distribution and flow regime before the steam field was produced. Mapping the hydrothermal mineral zones is useful in delineating the geometry of the reservoir. A map showing the first occurrence of hydrothermal epidote shows a dome-shaped top to the steamproducing zone. The hottest of the mapped mineral zones -the biotite vermiculite zone shows a dome displaced to the northeast relative to the epidote zone. Patterns of mineral zones observed in wells are consistent with patterns of oxygen isotopic ratios in calcite and quartz. Using both criteria we have classified all of the boreholes so far studied as belonging to one of four different regimes. These are: (a) the thermal plume of upward flowing water close to boiling, marked by a regular sequence of prograde mineral zones and large isotopic shifts; (b) the discharge system where fluid leaks to the surface, as indicated by the occurrence of only a few low temperature mineral zones, which extend over large depth intervals with little isotope exchange; (c) the horizontal flow zone, in which boreholes penetrate reversals of both mineral zones and isotope shifts with increasing depth; and (d) the recharge zone where cold water is descending, shown by regions of little alteration for considerable depth and then penetration of many mineral zoneS and large isotope shifts, over a narrow depth range. Plotting these four types of boreholes on a map reveals a simple, consistent, pattern. We interpret this to have been produced by a thermal plume dipping at 450 to the northeast. This discharges to the southwest and is recharged from the northeast under the action of regional groundwater flow. The inclination of the plume further suggests the existence of a deep heat source in a northeasterly direction. It is significant that the only dike rocks, so far encountered in the subsurface, are in boreholes also in the eastern part of the field. This model is also consistent with other lines of evidence based on vitrinite reflectance and electrical resistivity surveys. Given an apparent duration of heating of 104 years, and water to rock volume ratios of 3:1, it suggests natural flow rates on the order of 6 m/year. Nuestros estudios de recortes y nucleos en Cerro Prieto se han extendido ahora a mas de 50 pozos. Los propositos de este estudio petrologico e isotopico son la determinacion de la forma del yacimiento, sus propiedades fisicas y la distribucion de sus temperaturas, y el regimen de flujo antes de que el campo entrara en produccion. La elaboracion de mapas de las zonas mineralogicas hidrotermales es util para delinear la geometria del yacimiento. El mapa de la primera ocurrencia de epidota hidrotermal indica que la zona de produccion de vapor tiene una cima en forma de domo. El mapa de zona mineralogica de mayor temperatura, la zona de biotita vermiculita, muestra un domo desplazado hacia el noreste con relacion a la zona de epidota. Los patrones de las zonas mineralogicas observadas en los pozos concuerdan con los patrones de las razones isotopicas de oxigeno en calcita y cuarzo. Utilizando ambos criterios hamos clasificado todos los pozos estudiados hasta el momento como pertenecientes a uno de cuatro regimenes diferentes. Estos son: (a)penacho termico con flujo ascendente de agua cercana al punto de ebullicion, caracterizado por una secuencia regular de zonas mineralogicas progradadas y grandes corrimientos isotopicosj (b) sistema de descarga donde el fluido percola hacia la superficie, indicado por la preedncia de solo unas pocas zonas mineralogicas de baja temperatura que se extienden a 10 largo de grandes intervalos de profundidad con poco intercambio isotopico; (c) zona de flujo horizontal en la cual los pozos atraviesan inversiones de zonas mineralogicas y de desplazamientos isotopicos; y (d) zona de recarga en la cual el agua fria desciende, caracterizada hasta profundidades considerables por regiones de escasa a1teracion, y bajo la cual, a 10 largo de un corto intervalo de profundidades, se encuentran muchae zonas mineralogicas y grandee corrimientos isotopicoe. Indicando estos cuatro tipos de pozos sobre un mapa, se encuentra una configuracion simple y coherente. Interpretamos esto como el efecto de un penacho termico inclinado 450 hacia el noreete. Este descarga hacia el sudbeste y se recarga desde el noreste bajo la accion del flujo subterraneo regional. La inclinacion del penacho sugiere ademas la existencia de una fuente de calor a profundidad hacia el noreste. Es significativ~ que las unicas rocas de dique encontradas en el subsuelo hasta el momento tambien se encuentran en pozos de la parte oriental del campo. Este modelo concuerda con otras evidencias basadas en reflectancia de vitrinita y levantamientos de resistividad electrica. Dada una aparente duracion del calentamiento de 104 anos, y una razon volumetrica agua/roca de 3:1, se propone que la velocidad del flujo natural es del orden de 6 m/ano. |