Boletín de Geología

Editorial

Nuevas edades, correlación y ciclo magmático de plutones de arco insular en el norte de la Cordillera Occidental de Colombia

Resumen Este trabajo presenta nuevos datos de petrografía y geocronología U-Pb en circón en cuerpos plutónicos con afinidad química de arco de islas, localizados en el sector nororiental de la Cordillera Occidental de Colombia, constituidos por tonalitas, cuarzodioritas, dioritas, gabros, plagiogranitos y andesitas de las unidades llamadas tonalita de Santa Fe de Antioquia, tonalita de Buriticá, tonalita de La Noque y andesita de Guarco, algunas de las cuales contienen xenolitos máficos de gabro y están atravesados por diques andesíticos y basálticos. Estos plutones arrojaron edades U-Pb en circón entre 100,9 ± 0,85 Ma y 78,4 ± 6,4 Ma. Junto a los plutones aflora la granulita de Pantanillo, compuesta por anfibolitas, granulitas y granofels, que arrojó edades de cristalización entre 91,6 ± 6,5 Ma y 84,71 ± 0,60 Ma, y se interpreta como el residuo granulítico del arco insular. Los resultados indican que el ciclo de cristalización del arco insular se inició ca. 100,9 ± 0,85 Ma y finalizó a ca. 78,4 ± 6,4 Ma; que los plutones fueron emplazados en rocas volcánicas con afinidad de plateau oceánico y vulcanitas del mismo arco. El análisis de distribución espacial de las edades de cristalización de los plutones, junto con el análisis de la profundidad relativa de generación de fundidos, muestra que las edades se hacen más jóvenes hacia el este del arco y que la profundidad de fusión de estos plutones orientales fue mayor, sugiriendo que la subducción ocurrió en sentido oeste-este.

Abstract This paper presents new petrographic and U-Pb zircon geochronological data for plutonic bodies with island arc chemical affinity, located in the northeastern sector of the Western Cordillera of Colombia and composed by tonalites, quartz diorites, diorites, gabbros, plagiogranites and andesites from the Santa Fe de Antiquia Tonalite, Buriticá Tonalite, La Noque Tonalite and the Guarco Andesite, some of which contain mafic gabbro xenoliths and are cut by andesitic and basaltic dikes. These plutons yielded zircon U-Pb ages between 100.9 ± 0.85 Ma and 78.4 ± 6.4 and granofels that yielded crystallization ages between 91.6 ± 6.5 Ma and 84.71 ± 0.60 Ma, and is interpreted as the granulitic residue of the island arc. The results indicate that the crystallization cycle of the island arc began at ca. 100.9 ± 0.85 Ma and ended at ca. 78.4 ± 6.4 Ma. The arc plutons were emplaced in volcanic rocks with oceanic plateau affinity and vulcanites of the same arc. The spatial distribution analysis of the crystallization ages of the plutons, together with an analysis of the relative depth of melt generation shows that the ages become younger towards the east of the arc and that the depth of melting of these eastern plutons was greater, suggesting that subduction occurred in a west-to-east direction.

Mineralogía magnética en rocas del Jurásico de la Cordillera Oriental de Colombia

Resumen Se reportan resultados de mineralogía magnética en rocas de edades del Triásico al Cretácico Inferior de secuencias volcanosedimentarias y sedimentarias continentales del Macizo de Santander y la Cordillera Oriental de Colombia. Se analizó un total de 44 muestras distribuidas en las formaciones Noreán, Jordán y Grupo Girón, en el Macizo de Santander y flanco oeste de la Cordillera Oriental y en las formaciones Palermo Montebel y la Rusia, localizadas en el Anticlinorio de Arcabuco en la zona axila de la Cordillera Oriental. Se llevaron a cabo tres tipos de experimentos: magnetismo remanente isotermal, desmagnetización termal de tres componentes del magnetismo remanente isotermal y curvas de temperatura vs susceptibilidad magnética. Los resultados obtenidos permiten resaltar que las unidades del Triásico al Jurásico Medio están caracterizadas por el aporte de magnetita detrítica y localmente el aporte de pirrotita en la Formación Montebel. Las unidades del Jurásico Superior a Cretácico Inferior se caracterizan por una mineralogía magnética dominada por ilmenita-hematita y por la ausencia de magnetita detrítica. Las diferencias composicionales de la magnetita detrítica entre unidades del Triásico al Cretácico Inferior estarían asociadas con la distancia del área fuente, clima y con la velocidad del medio de transporte.

Abstract We report magnetic mineralogy from Triassic to Lower Cretaceous of volcano-sedimentary and continental sedimentary sequences in the Santander Massif and the Eastern Cordillera of Colombia. A total of 44 samples were distributed in the Noreán and Jordán formations, and the Girón Group located in the Santander Massif and west flank of the Eastern Cordillera and the Palermo, Montebel, and Russia formations located in the Arcabuco Anticlinorium in the axial zone of the Eastern Cordillera. Three experiments were carried out, the isothermal remanent magnetization, thermal demagnetization of the three components of isothermal remanent magnetization, and the temperature versus magnetic susceptibility thermomagnetic curves. The results show units from the Triassic to the Middle Jurassic are characterized by the contribution of detrital magnetite and locally the contribution of pyrrhotite in the Montebel Formation. The Upper Jurassic to Lower Cretaceous, Giron Group is characterized by a magnetic mineralogy dominated by ilmenite-hematite and the absence of detrital magnetite. Compositional differences in detrital magnetite could be associated with the distance from the source area, climate, and the velocity of the flow.

Aportes a la investigación del sistema geotérmico del volcán Azufral en Colombia mediante modelos 2D de magnetotelúrica

Resumen Este trabajo presenta la modelación de la estructura resistiva del subsuelo para el área geotérmica del volcán Azufral, de acuerdo con sondeos magnetotelúricos (MT) y a partir del procesamiento de información adquirida en 140 estaciones de MT, cuyos tiempos de registro en promedio fueron de 24 horas, lo que permitió obtener datos de 104 a 10-2 Hz. Se realizaron también 39 sondeos por transitorios (TDEM) para controlar el desplazamiento de static shift. Inversiones 2D han permitido determinar que la estructura resistiva del área se caracteriza por focos de anomalías conductivas entre 1-10 Ω·m, intermedias entre 10-100 Ω·m y zonas resistivas con valores >100 Ω·m. Las anomalías resistivas superficiales con espesores de 200 a 500 m se asociaron a depósitos piroclásticos no alterados, y las profundas, con espesores de más de 4 km al basamento, que en la zona de investigación correspondería con el grupo Diabásico. Las zonas de anomalías conductivas que se extienden lateralmente por toda el área de estudio, con un espesor aproximado de 2 km, se asocian con capas arcillosas que formarían el sello del sistema geotérmico. Las anomalías con valores intermedios pueden deberse a variaciones de la temperatura del sistema geotérmico creando minerales de distinta conductividad como la illita, biotita y clorita, entre otros.

Abstract This work presents the modeling of the resistive structure of the subsoil for the geothermal area of the Azufral Volcano. The structure was adapted according to magnetotelluric soundings (MT) and from the information processing acquired in 140 MT stations, whose average recording times were 24 hours. These allowed to obtain data from 104 to 10-2 Hz and 39 transient soundings (TDEM) have also been carried out to control the displacement of static shift. 2D inversions have made possible to determine that the resistive structure of the area is characterized by focus of conductive anomalies between 1-10 Ω·m, intermediate between 10-100 Ω·m and resistive zones with values >100 Ω·m. The superficial resistive anomalies with thicknesses of 200 to 500 m were associated with unaltered pyroclastic deposits and the deep ones with thicknesses of more than 4 km to the basement, which in the research area would correspond to the Diabasic group. The zones of conductive anomalies, which extend laterally throughout the study area with an approximate thickness of 2 km are associated with clayey layers that would form the seal of the geothermal system. The anomalies with intermediate values may be due to variations in the temperature of the geothermal system, creating minerals of different conductivity such as Illite, biotite, and chlorite, among others.

Calidad del agua termal en los municipios de Bochalema y Chinácota, Colombia

Resumen Las aguas termales son recursos que permiten generar escenarios de desarrollo turístico y proyectos de aprovechamiento e investigación, así como formular e implementar normativas. Por esto, es necesario conocer la composición, los factores condicionantes y sus relaciones en las fuentes termales de los municipios de Bochalema y Chinácota, para generar conocimiento, brindar herramientas para la mejora de las condiciones sanitarias y de manejo ambiental. La presente investigación tiene como objetivo realizar el estudio de las fuentes termales identificadas en los municipios de Bochalema y Chinácota, mediante el análisis de las variables fisicoquímicas, microbiológicas y de macroinvertebrados. Como metodología, se obtuvieron muestras de agua termal y se realizaron ensayos fisicoquímicos para determinar composición, alcalinidad y dureza, que se analizaron en diagramas de Schoeller, Piper y Stiff. También se analizaron componentes microbiológicos y de macroinvertebrados para clasificar la calidad del agua mediante la prueba Readycult 100 y medios nutritivos y selectivos para lo microbiológico y el índice IBMWP/Col para macroinvertebrados. Como resultados, se obtuvo que las aguas de las fuentes termales estudiadas tienen composición sódica y carbonatada y baja presencia de hierro; los diagramas de Piper y Stiff confirman la presencia de sodio y carbonatos, lo cual se puede asociar al flujo de las aguas a través de rocas evaporíticas y carbonatadas de las formaciones Tibú Mercedes, Cogollo, Capacho y Luna. La dureza de las aguas se relaciona con la presencia de carbonatos. Los análisis microbiológicos muestran la presencia de la bacteria Escherichia coli, Klebsiella spp, Salmonella spp en concentraciones de 110 bacterias/mL, indicativas de contaminación por aportes de materia orgánica. Al igual, al aplicar el índice IBMWP/Col se determina que las aguas termales son de baja calidad para la fuente R1 en el Raizón y C1 en Los Termales; y alta en Raizón R2 y Los Termales C2.

Abstract Thermal waters are resources that allow the generating of tourism development scenarios, research, and exploitation projects, formulate and implement regulations. It is necessary to know the information regarding the composition, conditioning factors and their relationships in the hot springs of the municipalities of Bochalema and Chinácota, to generate knowledge and provide tools for the improvement of sanitary conditions and environmental management. For this reason, this research aims to carry out the thermal source’s studies identified in the municipalities through of the physicochemical, microbiological and macroinvertebrate analysis. As methodology, samples were obtained and physicochemical tests were carried out to determine composition, alkalinity, and hardness, which were analyzed in Schoeller, Piper and Stiff diagrams. Microbiological and macroinvertebrate components were also analyzed to classify water quality using the Readycult 100 test and nutritive and selective microbiological media and the IBMWP/Col index for macroinvertebrates. As a result, it was obtained that the hot springs have carbonated composition and a low presence of iron; the Piper and Stiff diagram confirm the presence of sodic and carbonates, which is associated with the flow of water through evaporitics and carbonate rocks of the Tibú Mercedes, Cogollo, Capacho and Luna formations; The hardness of the waters is related to the presence of sodic and carbonates. Microbiological analyzes show the presence of the bacteria Escherichia coli, Klebsiella spp, Salmonella spp at concentrations of 110 bacteria/mL. Indicative of contamination by contributions of organic matter. Likewise, when applying the IBMWP/Col index, it is determined that the thermal waters of are low quality for the R1 source in the Raizón and in Los Termales C1 and high in Raizón R2 and Los Termales C2.

Caracterización geoquímica de salmueras con litio de Guaranda, Ecuador

Abstract Lithium is considered a critical metal for its technological use. It was proposed to carry out the geochemical prospecting study in favorable environments to host possible lithium mineralization, in specific sectors of Ecuador. This would be important, as no anomalies of economic interest have been discovered to date. The content of Li in solid samples and hydrothermal waters in brines in the Guaranda sector, Bolívar province, was evaluated. Likewise, a mineralogical analysis of the solid samples and a multivariate statistical analysis of the data was carried out. The values of sub-anomalies of Li (median 222.46 mgL-1 in brines and Li in solids from Guaranda (median 201.5 ppm), may be comparable to exploitable Li deposits worldwide, which is interesting for its possible economic use. Based on the multivariate statistical analysis, chemical and mineralogical results, Li is associated with Be, and Na mainly in the solids analyzed, this is evidenced by the detection of saponite and fluoroferroleakeite. The chemical composition of the sampled waters could be the result of several processes that include: the dissolution of minerals by water-rock interaction, hydrothermal fluids related to active volcanism and/or recharge by meteoric waters.

Resumen El litio es considerado un metal crítico por su uso tecnológico. Por esta razón se propuso realizar el estudio de prospección geoquímica en ambientes favorables para albergar posibles mineralizaciones de litio, en sectores específicos del Ecuador. Esto es importante, ya que no se han descubierto anomalías de interés económico hasta la fecha. Se evaluó el contenido de Li en muestras sólidas y aguas hidrotermales en salmueras en el sector Guaranda, provincia de Bolívar. Asimismo, se realizó un análisis mineralógico de las muestras sólidas y un análisis estadístico multivariado de los datos. Los valores de sub-anomalías de Li (222,46 mgL-1 mediana) en salmueras y Li en sólidos de Guaranda (201,5 ppm mediana), pueden ser comparables a depósitos de Li explotables a nivel mundial, lo cual es interesante por su posible aprovechamiento económico. Con base en el análisis estadístico multivariado y en, los resultados químicos y mineralógicos, el Li se encuentra asociado con Be, Na principalmente, en los sólidos analizados, esto se evidencia en la detección de saponita y fluoroferroleakeíta. La composición química de las aguas muestreadas podría ser el resultado de varios procesos que incluyen, disolución de minerales por interacción agua-roca, fluidos hidrotermales relacionados con vulcanismo activo y/o recarga por aguas meteóricas.

Caracterización mineralógica y química de espeleotemas de la cueva “Doña Lucrecia”, Rionegro, Santander (Colombia): un acercamiento preliminar para el registro paleoclimático

Abstract The present study concerns the use of speleothems from the “Doña Lucrecia” cave, Rionegro, Santander (Colombia), as a preliminary approach for paleoclimate record. Several speleothems are undoubtedly among the remarkable features of this cavity; for instance, columns, stalactites, stalagmites and fallen blocks. Speleothems contain important evidence of palaeoclimatic information, which can be interpreted through integral petrographical and geochemical analysis. A detailed characterization of stalagmite internal microstratigraphy was carried out. Besides, due to the monotonous carbonate lithology of the region, speleothems are essentially composed of calcite. The results of this research work include the development of capabilities and the production of a map of the karstic system that indicates the origin of the cave, and the most relevant features and facts within it. This cavity represents an important component of the existing geoheritage in the territory that remains hidden without identification and evaluation.

Resumen El presente estudio aborda el uso de espeleotemas de la cueva “Doña Lucrecia”, Rionegro, Santander (Colombia), como aproximación preliminar para el registro paleoclimático. Sin duda, varios espeleotemas se encuentran entre las características notables de esta cavidad, tales como columnas, estalactitas, estalagmitas y bloques caídos. Los espeleotemas contienen evidencias importantes sobre información paleoclimática, que pueden ser interpretadas a través del análisis petrográfico y geoquímico integral. Realizamos una caracterización detallada de la microestratigrafía interna de estalagmitas. Debido a la monótona litología de carbonatos de la región, los espeleotemas están compuestos esencialmente por calcita. Los resultados de este trabajo de investigación incluyen el desarrollo de capacidades y la producción de un mapa del sistema kárstico que indica el origen de la cueva y las características y hechos más relevantes dentro de ella. Esta cavidad representa un elemento importante del patrimonio geológico presente en el territorio, y que permanece oculto sin identificarse y sin valorar.

Caracterización tectono-estructural y sectores favorables para hidrocarburos de las cuencas occidentales del sur de Cuba a partir de métodos no sísmicos de exploración

Resumen Las cuencas sedimentarias constituyen un objetivo tradicional de la exploración de petróleo y gas en todos los territorios. La cartografía de sus espesores sedimentarios es un elemento esencial por considerar, pero no siempre se dispone de esta información por la limitación en el volumen y calidad de los trabajos sísmicos y de perforación realizados. Las cuencas sedimentarias al sur del archipiélago cubano tienen un basamento magnético integrado por secuencias de rocas volcánicas con ofiolitas. La cartografía de los espesores sedimentarios y la composición del basamento pueden establecerse a partir del procesamiento e interpretación de los datos de campos potenciales. Se utilizó un enfoque integrado que consideró la determinación de la profundidad al basamento magnético y el modelado físico-geológico 2D de campos potenciales. Se utilizaron complementariamente, métodos morfométricos a partir del Modelo de Elevación Digital 90 × 90 m. El objetivo principal de la investigación fue caracterizar desde el punto de vista tectono-estructural las cuencas occidentales del sur de Cuba y el objetivo específico fue establecer los sectores favorables para hidrocarburos, básicamente, a partir de la espectrometría aérea con rayos gammas en sectores terrestres. El campo de las profundidades al basamento magnético (datos magnéticos y de pozos) se aproximó a los límites conocidos de las cuencas. El modelado físico-geológico 2D de campos potenciales por el perfil de estudio confirmó el modelo geológico de partida. Las localidades más promisorias para hidrocarburos correspondieron al pozo Taco Taco n.o1 (Cuenca Los Palacios) y los pozos someros La Paila y El Sulfuroso y los pozos Madruga (Cuenca Vegas).

Abstract Sedimentary basins are a traditional target for oil and gas exploration in all territories. The mapping of its sedimentary thickness is an essential element to consider, but this information is not always available due to the limited volume and quality of the seismic and drilling work carried out. The sedimentary basins to the south of the Cuban archipelago have a magnetic basement made up of volcanic rock with ophiolite sequences. The cartography of the sedimentary thicknesses and the composition of the basement can be established from the processing and interpretation of the data of potential fields. An integrated approach was used that considered the determination of the depth to the magnetic basement and the 2D physicalgeological modeling of potential fields. In addition, morphometric methods were used from the Digital Elevation Model 90 × 90 m. The main objective of the research is to characterize from the tectono-structural point of view the western basins of southern Cuba and, the specific objective, to establish the favorable sectors for hydrocarbons, basically, from the aerial gamma-ray spectrometry in terrestrial sectors. The field from depths to the magnetic basement (magnetic and well data) was found to approximate the known limits of the basins. The 2D physicalgeological modeling of potential fields by the study profile confirmed the initial geological model. The most promising localities for hydrocarbons corresponded to the Taco Taco No.1 well (Los Palacios Basin) and the La Paila and El Sulfuroso shallow wells and the Madruga wells (Vegas Basin).

Estimación de propiedades eléctricas del subsuelo usando GPR e inversión de onda completa: un caso de estudio en Colombia

Abstract A method of Full Waveform Inversion on GPR data for the estimation of subsurface electrical properties such as relative permittivity and conductivity is proposed in this paper. The GPR radar antenna used for subsurface data acquisition is a B-scan acquisition and it operates at a center frequency of 400 MHz. B-scan acquisitions are a challenge in the subsurface parameter estimation process due to lack of illumination. In addition, B-scan acquisitions are more sensitive to the starting point in estimating subsurface parameters in comparison to multiple offset acquisitions. However, despite the challenges, this type of acquisition is used because it allows portability in areas of difficult access and quick data collection, reducing processing times and costs. In this work, Full Waveform Inversion with cost function constraints was evaluated to estimate subsurface relative permittivity and conductivity using B-scan acquisitions. The proposed methods were evaluated using data collected in a study area located in Mogotes, Santander, Colombia. From the results obtained, it can be concluded that the use of regularization in the inversion process gives smoother subsurface models, also preserving discontinuities. In addition, the incoherent noise in the data is reduced by Gaussian regularization, allowing a better interpretation of the study area.

Resumen En este artículo se propone un método para la estimación de las propiedades eléctricas del subsuelo, tales como permitividad relativa y conductividad, usando inversión de onda completa sobre datos de GPR. La antena de radar GPR que se usó para la adquisición de los datos del subsuelo es de un solo canal y opera a una frecuencia central de 400 MHz. El uso de este tipo de antena implica diferentes desafíos en el proceso de estimación de parámetros del subsuelo debido a la insuficiente iluminación. Además, las adquisiciones con antenas de un solo canal y de compensación corta, son más sensibles al punto de partida en la estimación de parámetros del subsuelo, en comparación con las adquisiciones de compensación múltiple. Sin embargo, a pesar de los desafíos, se utiliza este tipo de adquisición, ya que permite la portabilidad en áreas de difícil acceso, además de una rápida toma de datos, lo cual reduce tiempos y costos de procesamiento. En este trabajo se evaluó la inversión de forma de onda completa, con restricciones en la función de costo para estimar la permitividad relativa y la conductividad del subsuelo usando adquisiciones de un solo canal. Los métodos propuestos se evaluaron usando datos recolectados en una zona de estudio ubicada en Mogotes, Santander, en Colombia. A partir de los resultados obtenidos, se puede concluir que el uso de la regularización en el proceso inverso contribuye a que la solución sean modelos del subsuelo más suaves, que preservan también las discontinuidades. Además, el ruido incoherente en las imágenes del subsuelo se reduce mediante la regularización gaussiana, lo cual permite una mejor interpretación del área de estudio.