Metagenesis catagenesis y ciclo del carbono

1. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
UNIDAD TICOMAN
Materia: química del petróleo
Grupo: 2pm1
Alumno: Cristian Jassiel Barrios Suarez
Profesor: Antonio Barba Gutiérrez

2. DIAGENESIS
La diagénesis (gr.,dia,‘cambio’,y genesis,‘origen’)1
esel procesode formaciónde una roca
sedimentariaapartir de sedimentos sueltosque sufrenunprocesode compactacióny
cementación.Ladiagénesisse produce enel interiorde losprimeros5ó 6 km de las corteza
terrestre atemperaturasinferioresa150-200 °C; más alláse considerayametamorfismo.1
El cambiodiagenéticofísicomáshabitual eslacompactación.Conforme el sedimentose acumula
a travésdel tiempo,el pesodel materialsuaprayacente comprimelossedimentosmásprofundos.
Cuandomayor esla profundidadalaque estaenterradoel sedimento,másse compactay más
firme se vuelve.Al inducirsecadavezmásla aproximaciónde losgranos,hayuna reducción
considerable delespacioporoso(elespacioabiertoentre laspartículas).Porejemplo,cuandolas
arcillassonenterradasdebajode variosmilesde metrosde material,el volumende laarcilla
puede reducirse hastaun40 porciento.Conforme se reduce el espaciodel poro,se expulsagran
parte del agua que estabaatrapada enlos sedimentos.Dadoque lasarenasyotros sedimentos
gruesossonloligeramente compresibles,lacompactacióncomoprocesode litificación,esmás
significativaenlasrocassedimentariasde granofino.
La cementaciónesel procesomásimportante medianteel cual lossedimentosse conviertenen
rocas sedimentarias.Esuncambiodiageneticoquímicoque implicalaprecipitaciónde los
mineralesentre losgranossedimentariosindividuales.Losmaterialescementantesson
transportadosensoluciónporel agua que percolaa travésde losespaciosabiertosentre las
partículas.A lolargo del tiempo,el cementoprecipitasobre losgranosde sedimento,llenasde
espaciosvacíosy une lsoclastos.De lamismamanera que el espaciodel porose reduce durante la
compactación,laadiciónde cementoal depósitosedimentarioreducetambiénsuporosidad.
La calcita,lasílice y el óxidode hierrosonloscementosmáscomunes.Hayuna manera
relativamente sencillade identificarel material cementante.Cuandose tratade calcita,se
produciráefervescenciaconel ácidoclorhidricodiluido.Lasílice esel cementomásduroy
produce,portanto, lasrocas sedimentariasmásduras.Uncolor de naranjaa rojooscuro enuna
roca sedimentariasignificaque hayóxidode hierro.
La mayoríade lasrocas sedimentariasse litificapormediode lacompactaciónyla cementación.
Sinembargo,algunasse formaninicialmente comomasassólidasde cristalesintercrecidos,antes
de empezarcomoacumulacionesde partículasindependientesque mástarde se solidifican.Otras
rocas sedimentariascristalinasnoempiezande estamanera,sinoque se transformanenmasasde
cristalesintercrecidosalgúntiemposdespuésde que se hayadepositadoel sedimento.
Por ejemplo,conel tiempoyenterramiento,lossedimentossueltosque consistenendelicados
restosesqueleticoscalcáreospuedenrecristalizarenunacalizacristalinarelativamente densa.
Dado que loscristalescrecenhastaque rellenantodoslosespaciosdisponibles,normalmente las
rocas sedimentariascristalinascarecende porosidad.A menosque lasrocasdesarrollenmástarde
diaclasasyfracturas, seránrelativamente impermeablesafluidoscomoel aguay el petróleo.

3. La mayoríade lasveceslaconsolidaciónde lossedimentosse debe ala infiltración de las aguas
que contienensustanciasdisueltas.Ladiagénesisconvierteasíla arena enarenisca,a loslodos
calcáreosencaliza,a las cenizasvolcánicas encinerita,etc.Lasreacciones yotrosfenómenosde
oxidorreducción,deshidratación, recristalización,cementación,litificación, mineralización y
sustituciónde un mineral preexistente porotroconstituyenensuconjuntola autogénesis ylos
mineralesresultantesde éstasoncalificadosde autogénicos.El principiouorigende lasrocas
sedimentariasesladiagénesisproductode presiónytemperaturabajas
Incluye todoslosprocesosfísicosyquímicosque afectanal sedimento despuésdeldepositoyhasta
antes del metamorfismo de bajo grado. Los procesos diagenéticos no operan con uniformidady
regularidad , por lo que el tiempo y edad geológica de las rocas o sedimentos no son factores
cruciales en los productos de la diagénesis. Por tanto, si se tiene el mismo grado de litificación no
implica la misma historia depositacional para los dos.
Etapas de losprocesosdiagenéticos
1) Diagénesistemprana:lacuál ocurre a baja profundidaddel sepultamiento( a menosde
50 mts), durante pocos milesa cientos de miles de años,y en algunos casos se lleva a
cabo por interacción de agua marinay procesosdel fondomarino.Durante estaetapa
se desarrollan los procesos iniciales de litificación y compactación.
2) Diagénesistardía:durante estosloseventosposterioressonmáslentosyde mayor
duración.

4. METAGÉNESIS
En esta etapa las temperaturas pueden ser superiores a los 200 ºC. Al alcanzar esta etapa ya los
sedimentoshansidotransformadosenrocasedimentarias yhaocurridolageneraciónde petróleo.
Por este incremento de la temperatura la roca sedimentaria sufre una serie de cambios en su
composiciónmineralógicayestransformadaenunarocametamórfica.Lamateriaorgánicaresidual
es transformada en grafito.
Es el últimoestadoenque cesala generaciónde petróleoygas,perose sigue generandomucho
metano( CH4) por alteracióndel crudopreviamente generado.
El gas natural que contiene entre un75-85% de metano,normalmente se encuentraasociadocon
depósitosde petróleo;estosdepósitossonel legadode lasplantasmarinasque vivierony
murieronenmaresinterioreshace millonesde años.Sonembargo,notodoel metanode latierra
es“metanoantiguo”,se estimaque las bacteriasmetanógenas*que viven enlastermitasyenlos
sistemasdigestivosde losanimalesherbívorosproducencercade 2000 toneladasde metanopor
año.
Podemosañadir,que el gasnatural esun gas incoloroyse añade deliberadamente trazasde
compuestosde azufre,comoel etanodiol, conel finde advertiralgúnescape peligroso.
El kerógenoremanente escasi grafitoenestaetapa.
En general,lageneraciónde loshidrocarburosestáfuertemente asociadaala profundidadde
enterramiento.
La profundidadde generacióndepende del gradientegeotérmicolocal,deltipode kerógenoyde
la historiade enterramiento.
A pocas profundidadessólose generametanobiogénico.
.- Entre 1 y 2 Kmde profundidadempiezalacatagénesis.
.- Antesde los3 km. comienzalazonade formaciónde petróleo;aestazona se le llamala ventana
de hidrocarburos.
.- Entre los3 y 3.5 km.se pasaa lacatagénesistardía;es la principal zonade formaciónde gas,y se
generantantogas húmedocomometano.
.- A más de 4 km. laroca madre se transformaen supermadura.Eneste puntoempiezala
metagénesisysólose generametano.
En este procesolatemperaturatambiénesmuyimportante,porlocual podemosrealizaruna
divisiónenbase aella:

5. .- A los60º C empiezalageneraciónprincipal;lospetróleosformadossonpesadosyricosen
componentesNSO
.- Conel incrementode temperaturalospetróleosse vanhaciendosucesivamente másligeros.
.- A los100º C se produce lamáximageneración.
.- Porencimade 100º C la generacióndisminuyeyse formancondensados(gasesconpetróleos
mezclados).
.- La ventanade hidrocarburosse cierraa unos 175º C.
.- La generacióndirectadesde el kerógenoacabaa 225º C.
.- La generaciónde metanoacabaa 315º C, aunque lareducciónde porosidadpuede provocarque
el gas no seaeconómicamenteexplotable.

6. LA CATAGÉNESIS
Tiene lugar según el Kerógeno es calentado. La catagénesis es el estado enque a partir del
Kerógeno se genera petróleo y gas.
La catagénesiseslaalteraciónfísico-químicade lossedimentosylosfluidosintersticialesa
temperaturasypresionesmáselevadasque lasde ladiagénesis.Lacatagénesisimplicaunproceso
de calentamientoenunrangooscilante entre 50°y 150°C [122° y 302°F]. A estastemperaturas,los
enlacesquímicosse rompenenel querógenoyenlasarcillasde lasutitas,generando
hidrocarburoslíquidos.Enel extremosuperiorde este rangode temperatura,el craqueo
secundariode lasmoléculasde petróleopuede generarmoléculasde gas.(Glosario
Schlumberger).
La catagénesis esuntérminoarcaicode labiologíaevolutivaparareferirsealasdirecciones
evolutivasque se consideraban"retrogresivas".Erauntérminousadoencontraste con la
anagénesis,que enlaactualidaddescribe laevoluciónde unapoblaciónenunaformanuevasin
ramificarse enlíneasde descendencia.La cladogénesis esel términoutilizadoparalaslíneasde
descendencia,esdecir,cuandoel origenevolutivode unaformanuevanoestáacompañadode la
desapariciónde laformaancestral.
A partir de 65ºC y hasta los150ºC, se produce la destilacióndel kerógenoyenconsecuencia
la generación de hidrocarburos. Este proceso consiste en la rotura de moléculas orgánicas para
formar cadenas de hidrocarburos. la máxima generación de gas se localiza hacia el final de esta
étapa.

7. EL CICLO DEL CARBONO
El ciclodel carbono son lastransformacionesquímicasde compuestosque contienen carbonoen
losintercambiosentre biosfera,atmósfera,hidrosferaylitosfera.Esunciclode gran importancia
para la supervivenciade losseresvivosennuestroplaneta,debidoaque de él depende la
producciónde materiaorgánicaque esel alimentobásicoyfundamental de todoservivo.
El carbonoes un componente esencial paralosvegetalesyanimales.Interviene enla fotosíntesis
bajola formade CO2 (dióxidode carbono) ode H2CO3 (ácidocarbónico),tal como se encuentran
enla atmósfera.Formaparte de compuestoscomo:la glucosa,carbohidratofundamental parala
realizaciónde procesoscomolarespiraciónylaalimentaciónde losseresvivos,ydel cual se
derivansucesivamentelamayoríade losdemásalimentos.
La reservafundamental de carbono,enmoléculasde CO2 que losseresvivospuedanasimilar,esla
atmósferayla hidrosfera.Este gasestáenla atmósferaenuna concentraciónde másdel 0,03% y
cada año aproximadamenteun5%de estas reservasde CO2 se consumenenlosprocesosde
fotosíntesis,esdecirque todoel anhídridocarbónicose renuevaenlaatmósferacada21 años.
La vueltade CO2 a la atmósferase hace cuandoen la respiración,losseresvivos oxidanlos
alimentos produciendoCO2.Enel conjuntode la biosferalamayorparte de la respiraciónlahacen
lasraíces de las plantasy losorganismosdel sueloyno,comopodría parecer,losanimalesmás
visibles.
Los productosfinalesde la combustión sonCO2 yvapor de agua. El equilibrioenlaproduccióny
consumode cada uno de ellospormediode lafotosíntesisfacilitólavida.
Los vegetalesverdesque contienen clorofilatomanel CO2 del aire ydurante lafotosíntesisliberan
oxígeno,ademásproducenel material nutritivoindispensableparalosseresvivos.Comotodaslas
plantasverdesde latierraejecutanese mismoprocesodiariamente,noesposiblesiquiera
imaginarlacantidadde CO2 empleadaenlafotosíntesis.
En la medidaque el CO2 esconsumidoporlasplantas,tambiénesreemplazadopormediode la
respiraciónde losseresvivos,porla descomposición de lamateriaorgánicaycomo productofinal
de combustióndel petróleo, hulla,gasolina,etc.
En el ciclodel carbono participanlosseresvivosymuchosfenómenosnaturalescomolos
incendios.
Los seresvivosacuáticostomanel CO2 del agua. La solubilidadde este gasenel aguaes muy
superiorala que tiene enel aire.

8. Tipos de ciclos
Ciclo biológico
Comprende losintercambiosde carbono(CO2) entre los seresvivos y la atmósfera,esdecir,
la fotosíntesis, procesomediante el cual el carbono queda retenido en las plantas y la respiración
que lo devuelve ala atmósfera.Este ciclo es relativamente rápido,estimándose que larenovación
del carbono atmosférico se produce cada 20 años.
Ciclo Biogeoquímico
Regulala transferenciade carbonoentre la hidrosfera,laatmósferay la litosfera(océanosy
suelo). El CO2 atmosférico se disuelve con facilidad en agua, formando ácido carbónico que ataca
los silicatos que constituyen las rocas, resultando iones de bicarbonato. Estos iones disueltos en
agua alcanzan el mar, son asimiladosporlos animalesparaformar sus tejidos,y tras su muerte se
depositan en los sedimentosen forma de carbonatos. El retorno a la atmósfera se produce en las
erupciones volcánicas tras la fusión de las rocas que lo contienen. Este último ciclo es de larga
duración, al verse implicados los mecanismos geológicos. Además, hay ocasiones en las que la
materiaorgánicaquedasepultadasincontactoconel oxígenoque ladescomponga,produciéndose
así la fermentación que lo transforma en carbón, petróleo y gas natural. Luego el procesose hace
de nuevo.
El ciclo completo del carbono requiere que los descomponedores metabolicen los
compuestos orgánicos de los organismos muertos y agreguen nuevas cantidades de CO2 al
ambiente. A todo lo anterior debe sumarse la enorme cantidad de CO2 que llega a la atmósfera
como producto de la actividad volcánica, la erosión de las rocas carbonatadas y, sobre todo, la
quema de combustibles fósiles por el hombre.