Locos por la Geología

Archivo de la categoría ‘Geología para principiantes’

¿Qué son las zeolitas?

Puede llamar la atención el hecho de que me esté refiriendo a estas sustancias en plural, pero ello se debe a que el nombre zeolita no designa a un mineral único sino a un grupo, del cual en la actualidad se conocen no menos de 50 integrantes naturales.

De entre ellos, los más comunes son: clinoptilolita, natrolita, analcima, chabazita, estilbita, laumontita, phillipsita, mordenita y erionita.

Ya tienen una variedad de nombres para ponerle a sus mascotas, ¿no creen? ¿Se imaginan ir al parque y llamar a su perrita: ¡Erionita, Erionita, aquí!!!?

Ahora, volviendo a lo nuestro, agreguemos que por si las variedades naturales no fueran suficientes; existen también compuestos asimilables a las zeolitas, que se obtienen artificialmente, para aprovechar sus notables propiedades. Si consideramos juntas las variedades artificiales y naturales, su número supera las 200.

¿Cuál es la composición química aproximada del grupo de las zeolitas?

Las zeolitas (o ceolitas, como también se las conoce) son de difícil inclusión en la clasificación tradicional de los minerales, porque permiten sustituciones químicas del silicio por otros cationes.

No obstante, las naturales se ubican normalmente como silicatos, y dentro de ellos, entre los tectosilicatos, compuestos por tetraedros formados por un catión y cuatro átomos de oxígeno, es decir que su fórmula general es  TO4, donde la T señala el tetraedro, cuyo catión puede ser silicio (Si), aluminio (Al) o hasta germanio (Ge), en casos más raros

Cuando los tetratedros se conectan entre sí, comparten oxígenos, por lo cual su fórmula suele presentarse como TO2.

Por otra parte, debido a que el aluminio tiene menos cargas que el silicio, cuando aquél entra en la composición, las cargas se compensan incluyendo K, Na y Ca o menos frecuentemente Li, Mg, Sr y Ba.

Como puede verse, ya desde su fórmula, las zeolitas son minerales con mucha personalidad, y en cuanto a su aspecto, son blanquecinas, hidratadas, blandas y livianas.

¿A qué deben su nombre?

El nombre zeolita procede del griego, idioma en el que ζειν (zein) significa hervir y λιθος (lithos) significa piedra, y fue acuñado por el barón Axel F. Cronstedt (1722- 1765), importante mineralogista y químico sueco, al que se le deben otros muchos descubrimientos, y al que en algún momento dedicaré un post.

Cronstedt observó durante uno de sus ensayos en el laboratorio, que al calentar muestras de uno de estos minerales hasta entonces desconocido, se desprendía una gran cantidad de agua, dando la impresión de que se producía una ebullición, y por ello lo denominó zeolita.

El mineral objeto de aquel ensayo es hoy conocido como estilbita, un alúmino- silicato de calcio y sodio que contiene 28 moléculas de agua en su composición, las cuales generan el efecto que mencionamos más arriba. Con la estilbita surge el nombre que después -al comprobarse que había otros alúmino silicatos hidratados, fundamentalmente de sodio, calcio y potasio, con una reacción semejante- se aplicó a todo el grupo, y no ya a una única especie.

¿Por qué son tan notables sus propiedades?

Probablemente la característica más llamativa es la reversibilidad del proceso de deshidratación. Es decir que al calentarse pierden el agua, pero luego la vuelven a recuperar. Además, la estructura cristalina se mantiene sin cambios durante ese proceso, debido a que las moléculas de agua están adsorbidas, y no absorbidas en el edifico atómico del mineral.

Cabe señalar que mientras que la adsorción es la capacidad de atraer gases o soluciones (en este caso agua) a nivel de las superficies externas, o internas que quedan expuestas por grietas, roturas, etc.; la absorción implica el ingreso de fluidos al interior mismo de los cristales.

Además de esta capacidad de adsorber agua, más tarde se descubrió que las distintas zeolitas tienen también tubos o canales internos que permiten la circulación de distintos tipos de fluidos, sea líquidos o gases.

Cabe agregar, que habiendo tantas especies de zeolitas, no todos los canales tienen diámetros similares, lo cual en la práctica significa que las diferentes zeolitas dejan pasar determinadas sustancias y retienen otras.

Esto las convierte en versátiles y útiles filtros de uso en agricultura, industria, ecología etc, tal como veremos en el punto siguiente.

Como si lo dicho fuera poco, las zeolitas pueden también intercambiar iones con el medio en que se encuentran, cediendo los que forman parte de su composición, para tomar en cambio los que abundan en el ambiente, es decir que exhiben lo que se llama capacidad de intercambio iónico.

¿Qué aplicaciones tienen las zeolitas?

• Debido a la mencionada capacidad de intercambio iónico, las zeolitas pueden usarse para limpiar aguas sucias, duras o contaminadas, ya que toman de ellas los iones indeseados.
• En piscicultura, las zeolitas mantienen pura el agua, y proveen elementos necesarios para la nutrición de los peces.
• En agricultura son descontaminantes y favorecen el crecimiento de las plantas.
• Sirven como suplemento dietario para aves, y para evitar malos olores del tracto intestinal en la crianza de los cerdos.
• Son también usadas como piedritas sanitarias para gatos.
• Pueden usarse como excipientes en farmacología.
• Son catalizadores en la industria petroquímica.
• La propiedad de dejar pasar selectivamente algunos fluidos- que expliqué más arriba- las convierte en verdaderos «tamices moleculares», que permiten su uso para limpiar toda clase de fluidos, y su incorporación a la industria del detergente.

¿De dónde se obtienen las zeolitas?

Su contenido de agua y su ocurrencia mayoritariamente en rocas sedimentarias, indica que se trata de minerales formados a baja temperatura, casi siempre en la superficie terrestre.

Generalmente aparecen en rocas volcánicas máficas, como relleno de cavidades por deposición de fluidos o vapores. Es común también su generación como productos de alteración de los vidrios volcánicos presentes en los depósitos de cenizas, en donde suelen tener el rol de agente cementante.

No es extraño hallar extensos depósitos zeolíticos en rocas sedimentarias químicas de origen marino; y eventualmente los terrenos con metamorfismo de bajo grado pueden contener secuencias de minerales zeolíticos, generados a partir de feldespatos y vidrios volcánicos, por lo que también las zeolitas son buenos indicadores de los diversos grados de metamorfismo alcanzados por el espacio involucrado.

Los principales productores mundiales son China, Corea del Sur, Japón, Turquía y Jordania.

En Argentina, los principales depósitos de zeolitas (variedad clinoptilolita) se encuentran en Patagonia.

Desde Ecuador me escribe Zoilo Angulo señalando que allí tienen la clinoptilolita. Agrego el dato y agradezco el aporte.

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente, porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.
Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La imagen que ilustra el post la he tomado de la Enciclopedia Británica.

Este post es la segunda parte del que presenté la semana pasada, de modo que deberían ir a leer esa entrada antes que ésta.

El lunes pasado contesté las siguientes preguntas:

¿Qué se entiende por dureza mineral?

¿Qué escalas se usan para su medición?

¿Cómo se establece la dureza en la escala de Mohs?

¿Cómo se mide en la práctica la dureza con la escala de Mohs?

Hoy continuamos con las preguntas que habían quedado pendientes.

¿Hay alguna medición absoluta de la dureza?

Sí, muchas de las escalas que mencioné en el post anterior, entre ellas la de Rosiwal establecen las durezas de modo absoluto, midiendo de alguna manera las fuerzas aplicadas o las incisiones resultantes en el mineral.

Algunas escalas miden el peso que hay que aplicar a la punta exploradora, otras en cambio miden la profundidad del surco resultante.

En general, las variaciones en los números obtenidos en las diversas escalas tienen que ver con la selección del sistema de medidas, o de las unidades empleadas, además de la diferencia en el objeto de la medición que ya he mencionado (fuerza aplicada o raya obtenida).

Así es que en unas escalas se usa el Kg masa, en otros el Kg fuerza, a veces la presión, etc.

¿Cómo se establece la dureza con la escala Rosiwal?

Mide en una escala absoluta la dureza de los minerales, expresada como la resistencia a la abrasión medida en pruebas de laboratorio con un esclerómetro, y asignando al corindón el valor de 1000. En este caso lo que se mide es el peso necesario hasta obtener una incisión nítida en el mineral explorado.

En la figura que ven ilustrando el post, hay a la derecha un esclerómetro del S XIX y a la izquierda uno actual con balanza digital.

La palabra esclerómetro procede de las raíces griegas skleros= dureza y metron= medida.

¿Esas escalas, qué relación guardan entre sí?

Prácticamente ninguna, son independientes entre sí. Aunque, por supuesto el ordenamiento de minerales según su dureza será el mismo en ambas. Es decir que si un mineral A es más duro que B en una escala, obviamente también lo será en las demás, aunque sólo en una de ellas (la de Mohs) se le asignará un número de 1 a 10.

En las otras, se establecen valores absolutos, según ya dijimos, de modo que pueden establecerse siempre tablas de equivalencias.

Como ejemplo, tomamos a continuación los minerales de la escala de Mohs, y enumeramos sus valores de dureza según Rosiwal, (recordando que el valor 1000 se le asigna al corindón) y en la de Knoop, que son las de uso específico, aunque no corriente, en mineralogía:

Escala Rosiwal                Escala Knoop

Talco: 0,33                                         1

Yeso: 1,25                                        32

Calcita: 4,5                                     135

Fluorita: 5                                      163

Apatita: 8,13                                   430

Feldespato: 37,03                           560

Cuarzo: 125                             800-900

Topacio: 200                       1300-1400

Corindón: 1.000                          2000

Diamante: 140.000              8000-8500

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.
Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.

Cuando hace varios meses introduje el tema de las propiedades minerales que dependen del estado de agregación, mencioné entre ellas a la dureza.

Hoy nos ocuparemos de ese tema.

¿Qué se entiende por dureza mineral?

La dureza es la propiedad mineral que se refiere a la resistencia que opone un ejemplar a ser rayado por un objeto punzante, y depende de la calidad de los enlaces atómicos involucrados: cuanto más fuerte es el enlace, más duro es el mineral.

La dureza no debe confundirse con la tenacidad, que ya les expliqué hace tiempo en otro post y que tiene que ver con roturas y deformaciones, no con rayado.

Y por supuesto tampoco debe confundirse con esa otra propiedad denominada «raya», que se relaciona con el color.

Es importante señalar estas diferencias, ya que es muy común suponer que un mineral muy duro es también muy difícil de romper, lo que es exactamente a la inversa. Por lo general, los minerales más duros, (como por caso, el diamante) suelen ser sumamente frágiles.

Así pues, si bien las piedras preciosas, para serlo, exigen una dureza elevada, son casi todas muy propensas a quebrarse y/o astillarse.

Otro detalle importante a considerar es que la dureza es una propiedad vectorial, es decir que cambia ligeramente según la dirección de exploración.

¿Qué escalas se usan para su medición?

Existen numerosas escalas diferentes, dos de las cuales tienen un uso más mundialmente extendido.

Una de ellas, la de Mohs, es la que se usa normalmente en Geología, y en seguida la veremos en detalle. Es una escala relativa, sobre la base de minerales patrón, es decir que establece comparaciones, y no valores absolutos.

La otra escala, de Rosiwal es la privilegiada en Gemología, y acuña valores absolutos, como veremos en la segunda parte del post. Debe su nombre al geó³logo austríaco August Karl Rosiwal.

También en Gemología existen otras escalas como las de Vickers, Knoop, Brinell o Rockwell y otras más aún, todas las cuales pueden relacionarse numéricamente con la de Mohs y entre sí.

¿Cómo se establece la dureza en la escala de Mohs?

Se trata sencillamente de un listado de minerales seleccionados como patrones para comparar con ellos las durezas de todos los demás. Esta escala fue creada por el mineralogista australiano Friedrich Mohs, en el año 1824.

En cada caso, un mineral raya a otro de dureza menor, y es rayado por cualquiera de mayor dureza. El hecho de conferírsele un número a cada mineral de la lista, no implica otra cosa que un orden y no quiere decir que un mineral de dureza 4 sea cuatro veces más duro que otro de dureza 1, ni nada por el estilo.

Así, por ejemplo el diamante es miles de veces más duro que el talco, no solamente diez veces como podría pensarse por las posiciones en la tabla.

La escala de Mohs es la siguiente:

1. Talco
2. Yeso
3. Calcita
4. Fluorita
5. Apatita
6. Feldespato
7. Cuarzo
8. Topacio
9. Corindón
10. Diamante

En general, los minerales que aparecen en la escala son los más comunes y abundantes para esa dureza dada. Por supuesto eso sólo es posible cuando hay tantos minerales de esa dureza como para seleccionar uno entre ellos.

Pero esto no significa que el diamante sea ni común ni abundante, sino simplemente que entra en la escala como el de mayor dureza, porque no hay otro que lo supere en ese aspecto, al menos entre los fácilmente reconocibles.

¿Cómo se mide en la práctica la dureza con la escala de Mohs?

Lo primero que quiero recordarles es algo que dije un poco más arriba: la dureza es vectorial, de modo que muchos minerales pueden tener no un único valor de dureza, sino un rango, que incluye las variaciones de dureza en todas las direcciones posibles. Es por eso que al consultar las tablas, tanto puede aparecer un intervalo, como un número promedio, que incluye decimales, lo que no está contemplado en la escala de Mohs, y a muchas personas les llama poderosamente la atención.

Ahora pasemos a las operaciones prácticas para establecer la dureza.

La foma más simple de determinarla es encontrar cuál es el último mineral de la escala al que el ejemplar en análisis puede rayar, o a la inversa, cuál es el primero que puede rayarlo a él.

Si la muestra en exploración no puede rayar a la fluorita pero sí a la calcita, su dureza está entre 3 y 4. Y se definirá uno u otro valor según cuánta proximidad se aprecia a uno u otro, en función de la resistencia que se aprecie en cada caso.

En otras palabras, se debería contar con un mineral de cada dureza para probar los ejemplares que se desea definir. ¿Pero quién tiene en el bolsillo un diamante, un corindón, o un simple topacio? No muy práctico, ¿verdad?

Por eso existen sets comerciales que incluyen implementos semejantes a lápices con puntas de los minerales de la escala. Por cierto para los valores altos de la escala, los minerales naturales se reemplazan por aleaciones de dureza asimilable.

Pero el set sigue siendo caro, por lo cual, se ha generado una escala alternativa, que incluye elementos comunes con los que se pueden explorar los minerales incógnita.

Según esa escala, sabemos que:

Los minerales de dureza 1 se puede rayar fácilmente con la uña.

Los de dureza 2 se pueden rayar difícilmente con la uña. Por supuesto, depende de la fortaleza y salud de las uñas en cuestión.

Hasta la dureza 3 , se pueden rayar con una moneda o alambre grueso de cobre.

La dureza 4 permite fácilmente el rayado con un cuchillo de acero.

La dureza 5 se puede rayar difícilmente con un cuchillo, clavo o punta de acero.

La 6 sólo permite el rayado con una lija para acero, con una punta de vidrio o con los minerales de dureza superior.

Desde el 7 en adelante, los minerales rayan el vidrio.

El 8 exige herramientas de carburo de wolframio, o minerales más duros.

El 9 es rayado por herramientas de carburo de silicio o por el diamante.

El 10 no puede ser rayado, salvo por el propio diamante, y raya a todos los demás minerales.

Es interesante mencionar que a partir de la dureza 7, lo que suele hacerse es utilizar placas de dureza de valor conocido, a las que se raya con la muestra, para evitar dañar a esta última, ya que se trata normalmente de piedras preciosas, que es preferible no lastimar.

Ya para terminar, quiero mencionar algunas precauciones que deben tomarse a la hora de explorar la dureza de un mineral:

• Usar caras frescas, porque determinados grados de alteración provocan una disminución de la dureza.
• Asegurarse de que no haya pátinas de óxidos en la zona de exploración, porque se estaría probando la dureza del mineral pátina, y no la del mineral de interés.
• Limpiar siempre con el dedo la zona explorada, para asegurarse de que se ha logrado un verdadero surco y no se trata de la marca de polvo que un mineral más blando puede dejar sobre uno más duro. El ejemplo clásico es la marca de tiza con que se escribe en un pizarrón, obviamente más duro que ella. La marca que queda no es una herida de raya, sino el material desgastado desde la tiza misma.
• Tener en cuenta que algunos minerales pulverulentos, granulares o astillosos, pueden romperse y quedar aparentemente rayados, cuando lo que ocurre es un arranque de partículas, es decir una rotura, no un rayado. Para salvar esta posible confusión, conviene analizar la supuesta raya con una lupa de mano.

Como este post ya viene siendo bastante extenso, las preguntas que siguen serán motivo de la parte 2, que subiré el próximo lunes.

¿Hay alguna medición absoluta de la dureza?

¿Cómo se establece la dureza con la escala Rosiwal?

¿Esas escalas, qué relación guardan entre sí?

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.
Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La imagen que ilustra el post es una foto tomada por Pulpo en el Museo de Ciencias Naturales de Los Ángeles, Estados Unidos.

En las dos últimas semanas me he referido a numerosas mitologías y su visión acerca de la forma de la Tierra.

Ya es hora de que veamos cuál es la forma que el planeta de verdad ostenta. Y de eso nos ocuparemos ahora.

¿Es la Tierra esférica?

Pese a las mitologías imperantes, y que les he contado un par de semanas atrás, hubo ya en el S III a.C., quien reconoció la forma «esférica» (así, entre comillas, pronto verán por qué) de la Tierra y hasta llegó a definir la medida aproximada de su circunferencia. Ese sabio se llamó Eratóstenes, y tendrá sus propios posts muy pronto. (Por lo menos uno sobre su vida y obra, y otro específicamente sobre su histórica medición).

No obstante, pasarían muchos siglos para que ese conocimiento se difundiera y aceptara universalmente.

Pero… el propio Eratóstenes reconoció que al sumar nuevas mediciones, había entre ellas discordancias que le llevaron a poner en duda que la esfera terrestre fuera del todo perfecta, por lo cual por algún tiempo se empleó el término esferoide, más que el de esfera, aceptando así algunas irregularidades y desviaciones del cuerpo teórico.

En el S XVII, Sir Isaac Newton comprobó de manera fehaciente esa sospecha a través de una deducción relativamente sencilla.

Él observó que un reloj de péndulo -en buen funcionamiento- que se ponía en hora en París, se iba retrasando progresivamente al moverse hacia el sur.

Debido a que el periodo del péndulo depende de la fuerza de la Gravedad, y ésta a su vez varía con la distancia al centro de la Tierra, él llegó a la conclusión de que esa distancia crecía al acercarse al ecuador.

¿Qué es el elipsoide de rotación?

Para explicar sus observaciones, Newton asumió que la Tierra tenía la forma de un elipsoide de rotación, es decir un esferoide ensanchado en la zona ecuatorial, de resultas de la fuerza centrífuga ejercida durante la rotación.

Entre 1730 y 1740, numerosas expediciones de la Academia Francesa de las Ciencias recorrieron el mundo midiendo la longitud de diversos arcos de meridiano, con lo que la teoría del elipsoide se robusteció, pues daba mejor cuenta de los resultados obtenidos que una esfera o esferoide con menos achatamiento polar.

Hoy en día, el elipsoide de rotación se define como la forma teórica que tomaría la Tierra si manteniendo su actual masa y movimientos, sus materiales fueran redistribuidos en capas concéntricas, la más externa de las cuales fuera un océano continuo de 2400 metros de profundidad. El elipsoide resultante tiene un diámetro ecuatorial de 12.757 km y un diámetro polar de 2.714 aproximadamente.

Este cuerpo, si bien no existe, es la imagen idealizada que se utiliza para la mayoría de los cálculos geodésicos que no requieren una absoluta precisión. Para casi todos los fines, esa abstracción es conveniente ya que simplifica muchísimo los cálculos, sin apartarse en exceso de la realidad.

¿Cómo es la verdadera forma de la Tierra?

A partir del momento en que pudo contarse con imágenes obtenidas por los satélites, naves y sondas espaciales, se supo que la forma de la Tierra es absolutamente sui generis, es decir, no asimilable a cuerpos preexistentes, de modo tal, que se acuñó el término «geoide» para designarla.

¿Cómo se la determina?

El concepto de geoide se materializa como la superficie de la Tierra al nivel del mar, y al nivel al que llegaría el mar en las zonas continentales, si éstas estuvieran atravesadas por túneles hipotéticos que unieran los océanos entre sí. Es lo que se ve azul en la figura.

Por cierto esta forma, también implica suavizar irregularidades locales, y sólo se usa en cálculos astronómicos y astronáuticos que requieren la mayor exactitud posible, ya que incluyen la aplicación de armónicos esféricos de alta complejidad.

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.
Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La imagen que ilustra el post es de esta página, no conozco al autor.

Otra vez voy a comenzar con un tema que nos ocupará muchas veces, y también nuevamente lo hago a instancias de mis explotadores intelectuales, Dayana y Pulpo, que me ordenan de manera inapelable qué temas debo tratar.

Y la verdad es que nunca se equivocaron, porque son los temas que ellos me instaron a tratar, los que significaron los posts más visitados.

Por esa razón, ya el lunes pasado les anuncié (a ustedes, no a ellos) que vendría un post para explicar la generación del petróleo, y éste es ese post.

¿Qué es el petróleo?

Ya en el post de la semana pasada expliqué algunas cosas, pero hoy vamos a avanzar un poquito más.

Comencemos por la etimología. la palabra petróleo procede de dos vocablos latinos: petros= piedra y oleum= aceite, por lo cual se la usó para designar inicialmente a los combustibles líquidos que se alojaban en las rocas, y que se creía que eran aceites por ella segregados.

Como ya les dije en el post que los mandé a leer, la potencia calorífica de un combustible depende de su contenido en C e H, y precisamente el petróleo es un hidrocarburo, vale decir que su fórmula química es esencialmente resultante de una mezcla de CH y algunos otros elementos, que suelen aparecer como impurezas. Cuando las impurezas son compuestos de azufre (S), el petróleo suele tener un fuerte y desagradable olor. También el oxígeno (O), el nitrógeno (N) y el fósforo (P) son elementos comúnmente presentes en el petróleo.

A veces los petróleos pueden llegar a contener agua salada que dificulta su explotación y debe ser eliminada antes de cualquier otro tratamiento.

¿Hay un solo tipo de petróleo?

No, ciertamente no, y otra vez los criterios para su clasificación pueden ser varios y diferentes.

En este caso, voy a elegir una división basada en la relación entre C e H presentes en su composición, lo que determina un cierto número de series naturales, de las cuales las más importantes son:

• la parafénica, de fórmula general CnH2n+2, y que se manifiesta con petróleos generalmente claros, con tonos amarillentos a verdosos.
• la nafténica, de fórmula general CnH2n, cuyo residuo de destilación es asfáltico, y se manifiesta con petróleos de colores algo más oscuros que los de base parafénica.
• la serie del acetileno, con fórmula general CnH2n-2,
• la del benceno, que incluye petróleos aromáticos con fórmula CnH2n-6.

¿Cuál es la materia prima para la formación del petróleo?

Como ya he adelantado un par de veces, la materia prima para la formación del petróleo es de carácter orgánico, pero esto no se conoció desde siempre, ya que originalmente se le atribuyó un origen puramente químico, en el interior de la corteza, o en zonas volcánicas. En laboratorio, esto se «demostraba» generando acetileno a partir de la combinación de agua y carburo de calcio.

Debió pasar mucho tiempo hasta que se reconociera que eran los restos de antiguos organismos, los responsables de la generación de estos hidrocarburos. Y esto generó nuevas confusiones, que ya aclaré en el post de la semana pasada.

Pero vale la pena mencionar cómo se descartó la teoría química, a partir de las siguientes pruebas:

• Algunos de los compuestos del petróleo tienen la propiedad de alterar la dirección de vibración de los rayos luminosos. Esta actividad óptica es característica de ciertas sustancias producidas por plantas y animales, pero nunca compartida por los hidrocarburos generados por reacciones químicas en laboratorio.
• Algunos constituyentes nitrogenados del petróleo incluyen trazas de un grupo de compuestos llamadas «porfirinas» que se forman a partir de la clorofila o de las correspondientes sustancias de origen animal.
• Salvo casos muy excepcionales, no se puede establecer relación alguna entre los yacimientos petrolíferos y zonas volcánicas o de rocas ígneas dominantes.

¿Cómo se produce el paso de la materia orgánica al combustible?

Un muy buen esquema aparece en la imagen que ilustra el post, y que paso a relatarles.

A pesar de que por lo general el público imagina que los hidrocarburos se formaron a partir de los restos de grandes animales, que luego se acumularon a cierta profundidad en grandes lagos o bolsones, poco hay de cierto en todo ello, aunque tampoco se aleja tan extremadamente de lo que realmente ocurrió.

En efecto, los hidrocarburos se formaron a partir de restos de seres que alguna vez estuvieron vivos. Pero no necesariamente se trataba de dinosaurios o animales de ese porte.

Lo que plantea en cambio la «teoría orgánica» hoy vigente, implica que el petróleo y el gas se generaron en ambientes
acuáticos, a partir de material orgánico, mayoritariamente compuesto por microorganismos como el plancton.

Ese tipo de material orgánico oceánico es, y también lo fue en el pasado, mucho más abundante que todas las otras formas de vida. Por esa razón, los restos generados al morir los mencionados microorganismos, se acumulaban en el lecho de estuarios, mares y lagos, al mismo tiempo que otros materiales inorgánicos.

A lo largo de miles a millones de años, las capas de estos restos que ocupaban las posiciones más bajas se iban hundiendo por el peso de nuevos sedimentos acumulados sobre ellas, con lo cual los residuos orgánicos resultaban sometidos a condiciones de elevada presión y temperatura, en un ambiente reductor, es decir, sin oxígeno.

En ese ambiente, sólo pueden medrar determinadas bacterias, pero la materia orgánica no es devorada por animales más complejos, con lo cual la acumulación continúa mientras comienzan a producirse algunos cambios resultantes de la presión y temperatura en aumento, y de la incrementada extracción de oxígeno por parte de las propias bacterias.

Esto ocurre a lo largo de millones de años, y la materia depositada comienza a sufrir numerosas modificaciones físicas y químicas.

En primer lugar se va generando un material parafinoso, conocido como «querógeno», que aún hoy se encuentra en pleno proceso de formación en algunos sitios de depositación más reciente, como pueden demostrarlo los fangos colectados en el Mar Negro, en los que hasta un 25 % de los compuestos presentes todavía se reconocen como materia orgánica, y dentro de esa fracción hasta un 10% se presenta como restos de base parafínica.

Aun cuando algunos detalles de la formación del petróleo no están del todo esclarecidos, se especula que además de la presión, temperatura y acción bacteriana, otros agentes intervinientes serían: adición de hidrógeno de fuentes profundas, presencia de catalizadores, y hasta muy probablemente alguna injerencia de la radiactividad.

A este proceso se lo conoce como «catagénesis» y como se produce en depósitos en los que también hay materia mineral inerte, se va generando una roca en cuyos poros quedan retenidos los hidrocarburos que se van formando.

Cada una de estas rocas se conoce como «roca generadora» o «roca madre», y suele ubicarse a grandes profundidades, del orden de los miles de metros.

¿En cuánto tiempo sucede esto, y de qué antigüedad son los yacimientos petrolíferos?

El proceso, lo repito, dura desde cientos de miles a millones de años, y hoy mismo se sigue produciendo, tal como señalé más arriba, aunque sus resultados finales seguramente no se harán efectivos antes de muchos miles de años.

Existen yacimientos de muy diversas edades, comprendidas desde el Paleozoico hasta los más recientes, pero el hecho de que no se conozcan yacimientos importantes anteriores a la eclosión de la vida que señala el nacimiento de la Era Paleozoica, es una prueba más de su origen orgánico.

¿Qué pasa después de la formación del petróleo?

El petróleo que está encerrado en los poros de la roca madre se encuentra sometido a altísimas presiones, por lo cual, cuando la permeabilidad del material hospedante lo permite, y a favor de su estado generalmente líquido, el hidrocarburo tiende a ascender, o al menos a migrar, para aliviar esa presión confinante.

Los movimientos migratorios del petróleo se realizan por uno o más de los siguientes mecanismos:

• Compresión por compactación. Esto sucede porque al continuar la acumulación de sedimentos sobreyacentes, los poros disminuyen de tamaño y tienden a expulsar los líquidos que contienen, hacia materiales de poros más grandes. Este movimiento no es exclusivamente ascendente, sino que se produce en todas las direcciones posibles.
• Capilaridad. Fenómeno que ocurre cuando materiales que contienen petróleo están en contacto con materiales que contienen agua, situación muy corriente en los fondos marinos. Debido a que el agua tiene mayor tensión superficial, se mueve hacia los poros menores, de los que desaloja al petróleo. Este mecanismo se conjuga muy bien con el anterior.
• Flotación. Allí donde hay poros grandes, pueden coexistir petróleo y agua en un mismo reservorio, migrando el petróleo hacia arriba por su menor densidad.
• Corrientes de aguas subterráneas. Si se da la situación anterior, no solamente se estratifican el agua, petróleo y hasta gas, en capas desde abajo hacia arriba, sino que los hidrocarburos pueden moverse «montados» en las corrientes.
• Gravedad. Si no hay agua en el sistema, el petróleo alojado en poros lo suficientemente grandes, tiende a deslizarse hacia abajo por efectos de la gravitación.

Esta migración no es eterna ni infinita, sino que ocurre mientras existan rocas permeables que permitan la movilización de los fluidos a su través. El movimiento termina en donde se produce lo que se llama una «trampa» que pone en contacto la roca permeable que permite la llegada del hidrocarburo, con un material impermeable que lo retiene allí, generando su acumulación rentable. Esas trampas son las que constituyen los yacimientos.

Por eso es que convencionalmente se buscaban esa clase de contactos, hoy se explotan también los yacimientos no convencionales, pero eso ya es tema para otro post.

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.
Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La imagen que ilustra el post es del libro que sirvió de base para este post:

El abecé de los hidrocarburos en reservorios no convencionales de Ernesto López Anadón … [et.al.]. – 1a ed. – Buenos Aires : Instituto Argentino del Petróleo y del Gas, 2013.

En las fotos de abajo, tomadas por Guillermo y Dayana en su último viaje a EEUU, pueden ver muestras de crudo de la Wiess Energy Hall del Museo de Ciencias Naturales de Houston. Allí hay varios tubos con material de distintos lugares del mundo, en los que se pueden ver las diferencias entre ellos. Moviendo la manivela de la derecha se puede hacer caer el crudo para poder apreciar la viscosidad y el color más nítidamente.

Crudo de Oriente medio

Crudo del condado de Crockett Texas, EEUU

Crudo del oeste de Texas, EEUU

Crudo de Venezuela