Formación del carbón, petróleo y gas natural: origen y conservación

Los Carbones

Los vegetales constituyen una enorme cantidad de biomasa que contiene altas cantidades de compuestos orgánicos como glúcidos y lípidos. En ambientes acuáticos de poca profundidad y escasa ventilación tales como zonas pantanosas, llanuras de inundación de los ríos, ambientes lacustres, turberas e incluso deltas, se generan ambientes pobres en oxígeno donde los restos vegetales no son descompuestos por vía aerobia, y se acumulan dando lugar a depósitos no consolidados denominados turba. A partir de aquí comienza a actuar la carbonización:

(C₆H₁₂O₆)_2n ----------5 CO₂ + 5n CH₄ + 2n C

La turba contiene en torno a un 60% de carbono. Cuando queda enterrada entre capas de arcillas y arenas, el incremento gradual de presión y temperatura provocan su compactación. El agua, el dióxido de carbono y el metano son expulsados aumentando así el contenido en carbono.

Con el progreso de la carbonización y los procesos diagenéticos, la turba se transforma en lignito (a unos 1000 metros de profundidad), éste en hulla (entre 1000 y 7000 metros de profundidad) y ésta en antracita (a más de 8000 metros de profundidad).

En todos los casos, estas transformaciones son procesos extremadamente lentos que requieren decenas de millones de años y por ello, el carbón es un recurso no renovable.

Petróleo y Gas Natural

El petróleo (del latín, “aceite de roca”) es una mezcla heterogénea de hidrocarburos sólidos (asfalto, ceras, parafinas), líquidos (petróleo crudo) y gaseosos (metano, butano, propano). Se origina por fermentación anaeróbica de restos de microorganismos planctónicos enterrados en sedimentos marinos. Los medios más favorables para este proceso son las cuencas profundas carentes de oxígeno con una elevada tasa de sedimentación donde los restos orgánicos se mezclan con arcillas y limos.

A medida que los restos orgánicos son enterrados, las biomoléculas se descomponen mediante procesos similares a la carbonización en los que se esfuma el oxígeno y el nitrógeno, y queda un residuo enriquecido en carbono e hidrógeno. Este sedimento se denomina sapropel, y constituirá la roca madre del petróleo.

La formación de sapropel también sucede a menor escala en pantanos, lagos someros, y deltas. La temperatura necesaria para la formación del petróleo oscila entre los 70 y los 170ºC (por debajo no se forma, y por encima se altera, convirtiéndose en gas o desapareciendo por completo).

Según lo que se ha explicado, es relativamente fácil que se generen combustibles fósiles. Pero a diferencia de lo que sucede con el carbón que se conserva fácilmente (debido a que es un sólido, y se comporta como una roca sedimentaria más), también es relativamente fácil que el petróleo no se conserve. Y es que, al tratarse de un fluido, el petróleo suele ser expulsado de los poros de la roca madre a medida que avanza la diagénesis (por aumento de la presión, disminución de la porosidad, etc). De este modo, lo más probable es que los hidrocarburos suban hacia la superficie, hacia zonas de menor presión, donde el oxígeno acaba con ellos. A no ser que en su camino de ascenso se encuentre con:

• Una roca muy porosa capaz de almacenarlo (roca almacén).
• Una capa de roca que cubra por completo a la anterior y que sea altamente impermeable (roca de cobertera).

Si se dan las dos condiciones citadas, el petróleo puede quedar atrapado durante millones de años en una trampa petrolífera.

La mayoría de las trampas petrolíferas son estructuras tectónicas tales como anticlinales, discordancias angulares y fallas.