Abstract For the development of a geothermal field, the understanding of fracture distribution, hydrology and tectonic evolution of the site through structural characterization of the natural system is a prerequisite to the drilling of exploratory wells. In order to image the underground shape of approximately planar, relatively permeable, geologic features (fractured rock-volumes around fault planes) and to detect hot rock volumes, geologic and geophysical surveying is carried out. A strong positive magnetic anomaly, nearly circular in 2D, characterizes the middle of Cuitzéo lake, Michoacán, Mexico, apparently not related with a volcanic structure on the surface. It may instead be associated to the geothermal system in the area which yields at present hot springs at the southern shore of the lake, at boiling temperatures. In this study, we conducted a ground magnetic survey within and around Lake Cuitzeo with the aim of characterizing this anomaly, following one-kilometer-spaced survey-lines and covering an area of approximately 100 km2. To enhance interpretability, we applied computational filters based on directional derivatives (vertical and horizontal) to our reduced-to-pole magnetic-field raw data - illuminating underground faults and other permeable pathways for fluids and delineating contacts between differently magnetized rocks, through maxima and minima on maps. While most filters used were able to define the basic configuration of the system, we found that computational filters working with ratios of derivatives (vertical and horizontal) were able to better account for the depth of a magnetic source. Also, faults were more clearly imaged on maps. We could mainly highlight ~E-W and ~N-S striking fault-systems, respectively belonging to the ~N-S Trans-Mexican Volcanic Belt extensional tectonics and to the ~E-W Basin & Range, both with lateral movements and still active today. We interpret the magnetic source as a magma body (related to the volcanism of Michoacán-Guanajuato Volcanic Field) that remained trapped during its ascent under Cuitzeo lacustrine sedimentation, during the last 500 ka, forming the once stronger geothermal system.
Resumen Para el desarrollo de un campo geotérmico, el conocimiento de la distribución de fracturas, la hidrología y la evolución tectónica del sitio a través de la caracterización estructural del sistema natural es un requisito previo a la perforación de pozos exploratorios. Fallas y fracturas representan vías preferenciales por el flujo de fluidos en el subsuelo y pueden ser detectadas mediante investigaciones geológicas en la superficie y geofísicas en el subsuelo. Una anomalía magnética positiva y de forma sub-circular en planta se encuentra en el medio del lago Cuitzeo, México. A través de un levantamiento geomagnético dentro y alrededor del área que comprende la anomalía tratamos caracterizar el reservorio geotérmico que, al sur del lago, está notificado por manifestaciones hidrotermales. Utilizando filtros computacionales basados sobre el uso de operaciones con las derivadas de valores de campo a los datos magnéticos grabados, hemos puesto en luz algunas de las estructuras que influencian la circulación de los fluidos en el sistema geotermal. Nuestra atención se focalizó sobre fallas ~N-S and E-W, pertenecientes respectivamente a la tectónica Básin & Range (B&R) y a la del Cinturón Volcánico Mexicano (CVM). Según nuestra interpretación, la interacción de dos o mas estructuras de diferentes orígenes (B&R y CVM), además del entorno geodinámico específico (subducción de zona de fracturas), facilitó el surgimiento de cuerpos magmáticos básicos del profundo que, bloqueados por la capa argilosa de sedimentación lacustre del Cuitzeo, dieron lugar, enfriándose lentamente, al sistema geotermal y contribuyeron a la formación de la anomalía magnética.
