Primeramente, se llevó a cabo un pre-campo investigativo con el fin de conocer y enmarcar las características geológicas superficiales del terreno que nos brindarán indicios de manifestaciones hidrotermales en en las dos ubicaciones estudiadas (Figura 3):

Becerril: Zona 18P (1564194 E, 1085777 N)

Ciénaga: Zona 18P (1711081 E, 984231 N)

Para así poder delimitar de una manera precisa el área de estudio, lo que llevo a direccionar la fase de campo a la correlación y corroboración de los datos obtenidos previamente a través de las memorias evolutivas y planchas geológicas nacionales, proporcionadas por el Servicio Geológico Colombiano (SGC), adicionalmente se analizó la base de datos de registros hidrotermales del Servicio geológico Colombiano [22].

La segunda fase de la investigación fue orientada a exploración de campo y muestreo (Figura 2), tomando dos productos de las zonas a analizar, primeramente 500 g de sedimentos emanantes siguiendo los parámetros de la norma NTC-ISO 5667-2 [23] y 1 lt de fluido a la distancia más cercana posible de la zona de emanaciones superficiales; Para las muestras de agua superficial se tuvo en cuenta la normativa propuesta “Manual de análisis de aguas de la Universidad Nacional de Colombia sede Manizales” de 1995 [24], en el análisis de la composición físico-química se buscó establecer las concentraciones de sulfuros, cloruros y la concentración de carbonatos disueltos en el fluido, ya que estos parámetros brindarían indicios del origen de la emanación, Adicionalmente s e tomaron datos como el pH, conductividad y temperatura en superficie a través de un multímetro de mano (Pinza Amperimétrica Uni-t Ut200a- Auto rango 200ª), para analizar la composición de los sedimentos se utilizó un estereoscopio petrográfico (NexiusZoom EVO) y su procedencia en relación con las formaciones aledañas evaluando su grado de transporte por medio de la tabla comparativa para la caracterización del grado de redondez y esfericidad [25].

Figura 2

El tercer apartado metodológico corresponde al análisis de la proveniencia de los fluidos por medio del diagrama de Piper en conjunto con el Diagrama Triangular - Origen de aguas, empleados por el Servicio Geológico Colombiano (SGC) en la descripción de hidrotermales superficiales, para esto se usó el software de análisis y representación de datos estadísticos Grapher 12 y además se planteó determinar su fuente de poder calórico por medio de la idealización de un modelo geológico que esquematice su procedencia.

La cuarta fase está orientada a la determinación del rango de aplicaciones en función a las temperaturas alcanzadas en profundidades someras, por medio de la utilización de una sonda de tipo termocupla de punzón con buldo ¼ tipo K modelo industrial, de 4 metros de extensión acoplada a un termómetro sencillo DTM 317 TECPEL, se registraron los valores de temperatura y su transición en el tramo evaluado (aproximadamente de 4 m subsuelo y 1 m cuerpo de agua).

Figura 3

Posterior a la descripción en la fase de campo de la geología aflorante y predominante, se procedió a la recolección de los sedimentos para analizar la composición mineralógica y morfológica de la granulometría conjunta expulsada con el fluido hidrotermal, en los cuales por medio de un microscopio petrográfico de los laboratorios de la Fundación Universitaria del Área Andina (FUAA) permitieron realizar descripciones precisas de la forma y granulometría que estos presentan.

Figura 4

Posterior a la realización de los análisis sedimentarios, se estableció un muestreo para el análisis Fisicoquímico del cual se tuvo como guía el “Manual de análisis de aguas de la Universidad Nacional de Colombia sede Manizales” de 1995 [24] ;estableciendo el tipo de análisis a realizar, se debía propiamente obtener el fluido directamente de la fuente emanante como se aprecia en la (Figura 4), todo esto con el fin de evaluar los parámetros fisicoquímicos más representativos para este tipo de energía renovable como son principalmente Cloruros, sulfuros y carbonatos.

Luego de conocer la composición química y mineralógica de las emanaciones se tuvo en cuenta el modelo que mejor representaría el transporte del fluido y su interacción en el subsuelo y también con las formaciones adyacente siempre teniendo presente que la temperatura juega un papel fundamental en el desarrollo generacional y de mediciones en el potencial térmico de estas emanaciones por consiguiente se utiliza un mayado en el área cercana al punto aflorante para la verificación de la temperatura superficial en el cual se rectifica el aumento de esta en la medida que se acerca al punto emergente de fluido hidrotermal se utilizó una termocupla adaptada para realizar las mediciones.

La zona se encuentra ubicada en inmediaciones del municipio de Ciénaga haciendo referencia a las coordenadas 11° 1´32.55” N 74°13´18.59”, por su cercanía a la Sierra Nevada de Santa Marta (SNSM) presenta un contexto geológico que es un apéndice genético correlacionable con SNSM, pertenece a unidades como el Batolito de Santa Marta (Eb) además de formaciones metamórficas como lo son los Esquistos de Gaira (Eeg) y los Mármoles de Ciénaga (Em) las cuales al ser formaciones tanto de origen magmático como metamórficos han brindado un ambiente propicio para la generación de esta manifestación hidrotermal (Figura 5 , Figura 6).

Figura 5

Figura 6

Se determinó a partir de los ensayos realizados el fluido emanante proveniente de las aguas termales y se encontró que está relacionado con el control estructural del área, principalmente por desarrollarse en una zona de falla la cual sería una consecuencia del lineamiento presente en el flanco occidental de la SNSM, además los análisis químicos describen una fuente calorífica proveniente de vapor dada la proporción de las concentraciones cloruros, sulfuros, sulfatos y bicarbonatos (Figura 7) y (Error: no se encontró el origen de la referencia),que a su vez se ve mezclada con aguas superficiales como se aprecia en la (Figura 7).

Figura 7

Tabla 1

Debido al control estructural que presenta esta manifestación hidrotermal se pueden evidenciar una granulometría muy angulosa y sin esfericidad, lo cual es indicio de que este material terrígeno es muy poco transportado, adicionalmente llevan consigo una carga mineralógica importante perteneciente a formaciones aledañas a la zona de estudio, es observable en la (Figura 8), formación de mármol proveniente de las unidades metamórficas anteriormente mencionadas además de minerales de origen hidrotermal como la epidota y clorita.

Figura 8

Se establecieron los modelos de distribución térmica tanto en superficie como en transición a través del subsuelo y fracturas desarrollándose un perfil térmico relacionando profundidad y temperatura, en los cuales se determinó que las temperaturas máximas superficiales son de 40°C y a manera de profundidad una máxima de 45°C aproximadamente a 4 m de profundidad , evidenciando así un gradiente geotérmico de aproximadamente 1.25 °C por cada metro en profundidad recorrido como se aprecia en la (Figura 9), aunque este gradiente es muy variable debido a las condiciones extrínsecas al medio como la escorrentía superficial los cuales provocan el fenómeno de regresión geotérmica superficial en el cual se modifica el gradiente geotérmico en este caso disminuye en el primer metro de profundidad para luego aumentar su potencia al superar el límite regresivo evidenciado en la (Figura 10).

Figura 9

Figura 10

Se obtuvo como resultado que las unidades litológicas encontradas en campo son depósitos cuaternarios proporcionados por la margen del Rio Maracas, se encuentra en una zona de falla cubierta, la cual exhuma el Grupo Cogollo (K1K2cg) de calizas micríticas y bioesparitas con su característica composición de Carbonato de Calcio (CaCO3). Partiendo de esto se enmarca la zona en el modelo estructuralmente definido a la zona llamado “Trazas de Falla” dominado cinemáticamente; Cabe aclarar que en algunos lugares es posible que las fallas y los sistemas de fractura estén cubiertos por depósitos superficiales o cuaternarios [31]. El deslizamiento por la falla en su paleo-tectónica puede dar lugar a la permeabilidad anisotrópica extrínseca del material [32] , ya que intrínsecamente los materiales calcáreos del Grupo Cogollo (K1K2cg) tienen una permeabilidad menor al 1% [33]. Estos diferentes mecanismos pueden formar y mantener la permeabilidad a lo largo de las superficies de falla y pueden actuar para canalizar los fluidos hidro-geotérmicos hacia la superficie a los que nos referimos como "aguas termales rastreables en fallas" [34], [35].

Figura 11

A partir del contexto estructural asociado al origen de la manifestación y cotejando la información con los estudios realizados por el Geothermal Education Office [36], [37] ; se obtuvo una clasificación de margen intra-placa asociado aun tipo de roca sedimentaria química (Figura 12).

Figura 12

Se encontró que los sedimentos provenientes de la manifestación principal son altamente redondeados y de un color oscuro, esto provocado respectivamente por el ciclo de ascenso y descenso que sufren por estar en un ciclo cerrado dado su alto contenido de materia orgánica inmersa en el fluido [38]. Su alto contenido de azufre le proporciona un olor desagradable a la zona , lo cual es óptimo y un indicio clave para la generación de energía geotérmica , ya que estos son los elementos que logran mantener de mejor manera la energía provocada al interior almacenándola para que esta pueda ser aprovechada en su transporte hacia la superficie, debido a la gran acción de la falla se fisurando el subsuelo en varias ocasiones se aprecian manifestaciones en toda la longitud del rio pero que no pueden ser aprovechadas por su contaminación con las aguas dulces del rio las cuales bajan su potencial geotérmico drásticamente [39]–[42].

En el laboratorio de la Fundación Universitaria del Área Andina se observa una composición mineralogía resaltando: Feldespato Potásico, Cuarzo, Calcita y Pirita evidenciados en la (Figura 13) lo cual indica la utilización de compuestos minerales de la zona sin movilización de compuestos de formaciones aledañas, así mismo los sedimentos encontrados son redondeados lo que indica una cadena de transporte permanente en esta manifestación hidrotermal [43]–[45].

Figura 13

Teniendo en cuenta la proporción de su composición química (Tabla 2), se generaron los siguientes diagramas (Figura 14) para establecer el origen de las aguas y facilitar el entendimiento de los procesos que en ellas actúan [46], a nivel composicional el fluido emanante presenta una tendencia a un tipo periférico por su alta concentración de carbonatos que pueden proceder de la lixiviación que le realiza a la formación donde se encuentra, la cual es rica en rocas sedimentarias química [47], A nivel térmico, su poca área de acción y su estrecha cercanía con el agua fría del rio hace que el potencial de este se vea drásticamente afectado presentando temperaturas en superficie de 30°c hasta 34°c a profundidad de 3 metros [48]–[51].

Tabla 2

Figura 14