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Interacción fluido-roca, isotopía y modelación geoquímica de zonas geotérmicas del margen este de la Península de Baja California y el norte del Golfo de California
Fluid-rock interaction, isotopy and geochemical modelling of geothermal zones on the eastern margin of the Peninsula of Baja California and the north of the Gulf of California
RAMON YOSVANIS BATISTA CRUZ
THOMAS GUNTER KRETZSCHMAR STEINLE
Acceso Abierto
Atribución
Península, Wagner, Isótopos, Gases nobles, Metano, Aguas de poros, Geotermia, Baja California, Wagner, Isotopes, Noble gases, Methane, Pore waters, Geothermal
En este estudio fueron investigados 7 emisiones de gas (4 hidrotermales y 3 magmáticos) y 18 núcleos de sedimentos muestreados en el margen este de la Península de Baja California (PBC) y la Cuenca Wagner (CW) respectivamente. En la parte continental, dos posibles escenarios son propuestos para explicar la composición isotópica de los gases magmáticos e hidrotermales: 1) Los gases que ascienden desde el manto debajo de la PBC a través de fallas litosféricas y sistemas magmáticos se mezclan y contaminan en la corteza con dos distintos términos corticales (TC1 y TC2). El TC1 produce gases magmáticos con valores δ13CCO2 más negativos que MORB (~-11 vs. -6.5 ‰) y valores 3He/4He ligeramente inferiores MORB (4-7 vs. 8 Ra). El TC2 produce gases hidrotermales con valores δ13CCO2 que son comparables a MORB (-5 vs. -6.5 ‰) pero valores 3He/4He inferiores al rango de MORB (<1.6 vs. 8 Ra), 2) El manto debajo de PBC fue contaminado por el reciclado de sedimentos presentes en la Placa Farallón, que contienen una fracción limitada de carbono orgánico, lo que provocó valores 3He/4He inferiores a 7.3 Ra y δ13CCO2 más negativos (~-11‰; gases de Agua Agria, Isla San Luis y Fumarola) e incrementó los valores CO2/3He hasta (>2·1010), más elevados que un gas tipo MORB (CO2/3He ~1.5·109). En cualquier escenario, durante su ascenso a través de la corteza, los gases de origen mantélico se mezclan con fluidos ricos en CO2 y 4He, formando los gases hidrotermales de tipo CO2 dominantes. Dichos gases experimentan disolución parcial de CO2 y posible precipitación de carbonatos en aguas someras a una temperatura de 57 °C bajo diferentes condiciones de pH (5.76-6.73), lo que modifica su composición. En la PBC el metano es principalmente termogénico, aunque fuentes abiogénicas están presentes en los gases magmáticos, mientras procesos secundarios de oxidación parecen ser adecuados para explicar los valores positivos (δ13CCH4 +38 ‰, δDCH4 + 333 ‰) de algunos gases hidrotermales. Este estudio también indica que en toda la PBC la firma radiogénica pura (3He/4He, 0.01-0.05 Ra) está ausente, lo que soporta la contribución inequívoca de fluidos del manto y la presencia de fallas litosféricas que permiten su ascenso aún en zonas no volcánicas o donde el volcanismo está extinto. Esta contribución mantélica fue calculada arrojando valores entre 1 al 82% en toda la PBC, donde los valores más altos son reportados en las emisiones submarinas localizadas en el Rift del Golfo de California (> 91%). E
In this study, were investigated 7 gas emissions (4 hydrothermal and 3 magmatic) and 18 sediment cores sampled on the eastern margin of the Peninsula of the Baja California (BCP) and from the Wagner Basin (WB) respectively. In the continental part, two possible scenarios are proposed to explain the isotopic composition of magmatic and hydrothermal gases: 1) Gases rising from the mantle beneath the BCP through lithospheric faults or magmatic plumbing systems mix and contaminate within the crust with two distinct crustal terms (CT1 and CT2). The (CT1) produces magmatic gases with δ13CCO2 values that are more negative than typical MORB (~-11 ‰ vs. -6.5 ‰) and 3He/4He ratios that are slightly lower than the MORB range (4-7 vs. 8 Ra). The second (CT2) produces hydrothermal gases with δ13CCO2 values that are comparable to those of MORB (-5 ‰ vs. -6.5 ‰) and 3He/4He values that are well below the MORB range (<1.6 vs. 8 Ra), 2) The mantle beneath the BCP was contaminated by the recycling of sediments above the Farallon plate, containing a very limited fraction of organic carbon that lowered 3He/4He down to 7.3 Ra, shifted the δ13CCO2 (~-11‰; gases from Agua Agria, San Luis Island and Fumarole) and increased the CO2/3He towards values (>2·1010), higher than that typical of MORB-type gas (CO2/3He ~1.5·109). In either scenario, during their ascent, through the crust, mantle gases mix with CO2- and 4He-rich fluids, thus forming CO2-rich hydrothermal gases. These gases undergo partial dissolution of CO2 and possible precipitation of carbonates in shallow waters at a temperature of 57 °C under different pH conditions (5.76-6.73), which modifies their composition. In PBC, methane is mainly thermogenic, although abiogenic sources are present in magmatic gases while secondary processes of methane oxidation seem to be adequate to explain the positive values (δ13CCH4 +38 ‰, δDCH4 +333 ‰) of some hydrothermal gases. The study also indicates that in all the Peninsula to date, the pure radiogenic signature (3He/4He; 0.01 - 0.05 Ra) is absent, which indicates unequivocal contribution of mantle fluids and the presence of lithospheric faults that allow its rise even in nonvolcanic zones or where the volcanism is extinct.
2019
Tesis de doctorado
Español
Batista Cruz, R.Y.2019. Interacción fluido-roca, isotopía y modelación geoquímica de zonas geotérmicas del margen este de la Península de Baja California y el norte del Golfo de California.Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 173 pp.
ISÓTOPOS ESTABLES
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