Caracterización geológica-geofísica del sistema geotermal en la zona de Pismanta, Iglesia, San Juan, Argentina

Abstract

La cuenca intermontana de Iglesia es un depocentro de ~3,5 km de espesor, el cual preserva un excepcional registro de la evolución tectonosedimentaria cenozoica de los Andes Centrales Sur. Estudios previos han indicado un estadío tectónico asociado a fallas normales con tendencia NNE las cuales limitan al este la cuenca, con edades propuestas para el Oligoceno tardío- Mioceno temprano, y su subsecuente estadío de inversión tectónica durante el Mioceno medio-tardío. Constituye de este modo, el sector septentrional de la depresión tectónica Uspallata- Calingasta-Iglesia, el cual a su vez se caracteriza por presentar en el norte de esta, el campo geotermal o “Play” de Pismanta. Este último, ha sido genéticamente asociado a la evolución reciente de la cuenca y a su estructuración. El entendimiento de las estructuras locales en la localidad de Pismanta junto con la actividad geotermal y asociando esto a la tectónica regional de la cuenca, es esencial para poder caracterizar el ascenso del agua caliente proveniente del subsuelo de la cuenca. En este sentido se ha llevado a cabo un estudio multidisciplinario, el cual permitió revelar un sistema estructural conspicuo ortogonal a los principales corrimientos andinos. Además, se realizó el análisis local de los principales rasgos geológicos-geofísicos que caracterizan a los afloramientos de los sedimentos en el área de Pismanta y zonas aledañas. El análisis de las líneas de reflexión sísmica, la gravimetría satelital, gravimetría terrestre regional-local, magnetismo local, tomografías eléctricas resistivas (TER2D) y los datos geológicos medidos en el campo posibilitó el reconocimiento de zonas de fallas inversas con un azimut ONO y NNE, de unidades cronoestratigráficas, de posibles zonas de saturación; involucrando de esta manera tanto al basamento como al relleno sedimentario cenozoico de la cuenca de Iglesia. De esta manera, se han documentado estratos de crecimiento pliocenos en las secciones sísmicas, así como fallas inversas intra-pliocenas en superficie, acotando de esta manera el período de tiempo de actividad de estas fallas transversales. En este sentido, se propone un estadío tectónico adicional durante el Plioceno asociado con el desarrollo de un campo de estrés contraccional NNE transitorio, el cual habría desencadenado la reactivación de estructuras de basamento heredadas transversales a los principales corrimientos andinos. Esto indica un cambio temporal del campo de estrés hace ~5 Ma, el cual se relacionó con la reconfiguración principal de la placa sudamericana causada por el desarrollo completo del proceso de subducción de losa plana Pampeana. El entendimiento integral de la estructuración de la cuenca, así como del control litológico asociado, reveló un área con una litología e intersección de fallas inversas con tendencias ONO- y NNE- favorables en relación a las condiciones de permeabilidad y transmisión bajo el campo geotermal de Pismanta. Teniendo en cuenta lo anteriormente mencionado, se propuso una zona de anomalía de permeabilidad en la localidad de Pismanta, la cual ha posibilitado el ascenso del agua geotermal desde las secuencias neógenas profundas de la cuenca. Esto explica la ubicación local de este sistema geotermal en el área; siendo este un aspecto clave que no había sido considerado en modelos previos del play geotermal. Los resultados obtenidos, así como el entendimiento general de la evolución tectónica de la cuenca permitieron reconfigurar un nuevo play geotermal complejo para Pismanta.

Abstract: The Iglesia basin is a ~3.5 km thick depocenter that holds an outstanding record of the late Cenozoic tectosedimentary evolution of the southern Central Andes. Previous studies have indicated an initial tectonic stage associated with NNE-striking basin-bounding faults, formed by extension in the Late Oligocene (?)-early Miocene, and a subsequent basin inversion stage in the middle-Late Miocene. Moreover, this basin constitutes the northern Uspallata-Calingasta-Iglesia tectonic depression that highlights for register the Pismanta geothermal field. Understanding the local structure associated with this geothermal field and linking this system to the regional tectonics is essential to characterize thermal water rising in this area. To address this issue, a multi-disciplinary study that allowed us to unravel a conspicuous structural system orthogonal to the main N-S trending faults was conducted. A local field analysis and an examination of the main features of the sedimentary outcrops in the Pismanta area and surroundings were also carried out. The analysis of seismic reflection lines, satellite, regional and local gravimetry, local magnetometry, 2D resistive electrical tomographies (TER2D), and geological field data allowed the recognition of wet areas, WNW- and NNE-striking thrust faults zones, lithostratigraphic units, involving the basement and Cenozoic sedimentary cover of the Iglesia basin. Also, Pliocene growth strata on seismic reflection lines and intra-Pliocene thrust faults at the surface were documented, that inform the timing of transverse fault activity. Therefore, we propose new tectonic stage during the Pliocene associated with the onset of a transitory NNE-trending contractional stress field, which triggered the reactivation of inherited basement structures transverse to the main Andean strike. This indicates a transient shifting in the stress field at ~5 Ma that we associate with a major upper-plate reconfiguration caused by the full development of the Pampean flat- slab and major plate coupling. In this sense, a better integral understanding of the structures and stratigraphy in the basin, revealed areas under the Pismanta geothermal field with a higher potential for groundwater permeability and transmissibility. These are controlled by a favorable lithology at the intersection of WNW- and NNE-trending thrust faults. These jointly developed a permeability anomaly zone at the Pismanta locality that allows hot underground water rising from deep sedimentary sequences. This observation explains why the thermal springs are only locally concentrated in the study area; a key aspect that was not taken into account in previous models for the Pismanta geothermal field. These results and the overall basin tectonic evolution allowed us to define a new and more complex structural geothermal play model at the Pismanta field.