Dynamics of a Geothermal Field Traced by Noble Gases: Cerro Prieto, Mexico

Abstract

Noble gases nave been measured mass spectrometrically in samples collected during 1977 from producing wells at Cerro Prieto. Positive correlations between concentrations of radiogenic (He, 40Ar) and atmospheric noble gases (Ne, Ar, and Kr) suggest the following dynamic model: the geothermal fluids originated from meteoric water penetrated to more than 2500 m depth (below the level of first boiling) and mixed with radiogenic helium and argon-40 formed in the aquifer rocks. Subsequently, small amounts of steam were lost by a Raleigh process (0-3 percent) and mixing with shallow cold water occurred (0-30 percent). Noble gases are sensitive tracers of boiling in the initial stages of 0-3 percent steam separation and complement other tracers, such as Cl or temperature, which are effective only beyond this range.

Se midieron gases nobles mediante espectrometria de masa en muestras recogidas durante 1977 de pozos productores de Cerro Prieto. Correlaciones positivas entre las concentraciones de gases nobles radiogenicos (He, 40Ar) y atmosfericos (Ne, Ar y Kr) sugieren el siguiente modele dinamico: los fluidos geotermicoe se originaron de agua meteorica que penetro a mas de 2500 m de profundidad (debajo del nivel de la primera ebullicion) y se mezclo con helio y argon-40 radiogenicos formados en las rocas del acuifero. Posteriormente, pequenas cantidades de vapor se perdieron por un proceso Raleigh (0-3 por ciento) y tuvo lugar una mezcla con agua fria somera (0-30 por ciento). Los gases nobles son trazadores sensibles a la ebullicion en las etapas iniciales de la separacion de 0-3 por ciento de vapor, y complementan a otros trazadores, tales como Cl o temperatura, que solo son efectivos mas alIa de este intervalo.