Introducción

En el presente trabajo abarcamos los temas como la degeneración de

hidrocarburos y la flora y fauna de las diferentes eras geólogicas. La importancia

de estos temas radica en la abundancia de los seres vivos en determinada era

geológica para poder estimar el tipo de kerógeno y el hidrocarburo que éste

generará.

El trabajo comienza con una breve introducción sobre la madurez térmica del

kerógeno, en la cual describimos aspectos importantes como los tipos de

kerógenos de acuerdo al tipo de materia orgánica predominante y el intervalo de

temperatura en el cual se forma el petróleo conocida como ventana del petróleo y

las reacciones que ocurren en éste debido al aumento de temperatura.

El siguiente tema que desarrollamos fue el de las eras geológicas y sus

habitantes, en la cual mencionamos las principales eras geológicas y los

principales seres vivos que habitaron o gobernaron otrora.

Posteriormente, se expone de manera efímera en el tema Degeneración del

petróleo o degradación en el cual se presentan algunos casos en los que se puede

ocasionar la degradación de los distintos tipos de hidrocarburos.

MADUREZ TERMICA DEL KEROGENO

Durante la diagénesis y bajo condiciones reductoras a temperaturas relativamente

bajas (< 50 °C) se realizan las primeras reacciones químicas y biológicas para la

formación de hidrocarburos. Dentro de esta etapa, las sustancias orgánicas

contenidas en la materia orgánica (biopolímeros) son consumidas por algunos

organismos y atacados por microbios que usan enzimas para degradar a estas y

transformarlas en biomonómeros, los cuales se condensan y forman complejas

moléculas (geopolímeros), los cuales son los precursores del kerógeno.

Es la etapa principal de rompimiento térmico del Kerógeno, para producir la

formación de hidrocarburos líquidos. Esta es la etapa principal de formación de

aceite, condensado y gas húmedo, conforme se incrementa la temperatura y la

profundidad de sepulta miento.

Los Kerógenos húmicos producen principalmente gas y tienen una relación H/C

alrededor de 0.9°, esta materia orgánica está constituida por la roca lignita.

TIPOS DE KEROGENOS.

Tipo I Poco común, derivado de algas lacustres. Se limita a lagos anóxicos

y raramente a ambientes marinos. Tiene gran capacidad para generar

hidrocarburos líquidos.

Ej. La roca Lutita Green River (Eoceno) Wyoming, Utah, Colorado.

Tipo II Fuentes diversas: algas marinas, polen, esporas, ceras de hojas y

resinas fósiles y lípidos bacteriales. Gran potencial para generar HC's

líquidos y gaseosos. Se asocia a sedimentos marinos de ambientes

reductores

Ej. Rocas Lutitas del Kimmeridgiano del Mar del Norte, del Toarciano en París,

Cenomaniano-Turoniano del Medio Oriente, Fm. Monterey del Mioceno, USA.

Jurásico Superior del Golfo de México

Tipo III Se compone de materia orgánica terrestre (celulosa y lignina)

carente de compuestos grasos o cerosos. Tiene muy bajo potencial

generador, principalmente de gas. Con inclusiones de kerógeno tipo II

puede generar algo de Líquidos.

Tipo IV Consiste principalmente de material orgánico re trabajado y de

compuestos altamente oxidados de cualquier origen. Se le considera como

un kerógeno sin potencial para generar hidrocarburos

Su madurez se encuentra en un rango de temperaturas de 60 °C a 175 °C, dentro

del cual ocurre la generación principal de hidrocarburos líquidos, mientras que

entre 175° a 225 °C se tiene la generación principal de gases húmedos. La

Catagénesis Es la etapa tardía de alteración de la materia orgánica, posterior a la

generación de los hidrocarburos líquidos, la que se caracteriza por la formación

principal de metano metagenético (gas seco) y un enriquecimiento de carbono que

constituye un kerógeno residual. La metagenésis ocurre a temperaturas entre 225°

a 250° C; a estas temperaturas la relación H/C es menor de 0.4.

El bitumen originado en las rocas generadoras satura la porosidad de la misma, lo

que provoca que los HC´s formados tiendan a moverse hacia zonas de menor

presión, tema que se desarrolla en el proceso de migración, en las rocas con

cantidades suficientes de bitumen generado, el proceso de expulsión depende de:

1) la porosidad, composición de la roca generadora y sus estratos inmediatos;

2) la concentración y distribución de kerógeno

3) si el bitumen o la matriz mineral generan presión de sobrecarga

4) las propiedades de productos generados (e. g., presión de gas y viscosidad).

Dentro de cada sistema de depósito, los procesos sedimentarios entrelazados,

tales como deltas progradantes, valles de incisión y abanicos submarinos

(turbiditas), crean rocas almacén, sellos y rocas generadoras, que pueden

acumular hidrocarburos, por lo cual es básico conocer los principales ambientes

de depósito y sus procesos de sedimentación, para la exploración y desarrollo de

los yacimientos petroleros.

La materia orgánica contenida en las lutitas está formada principalmente por un

material sólido insoluble, que recibe el nombre de kerógeno, en este caso no

existe aceite y bitumen que se pueda extraer, el aceite se genera durante el

calentamiento de la roca por procesos de sepultamiento, de forma general.

Eras geológicas y sus habitantes.

Con base en los conocimientos aportados por geólogos y paleontólogos ha llegado a descubrirse y reconocerse los acontecimientos sucedidos en la Tierra, así como las transformaciones que ésta ha sufrido desde que se formó.

La historia de la Tierra comienza con la era Azoica que data de hace 5 000 millones de años, durante la cual se formó la corteza terrestre por lo cual se considera que no existían posibilidades para que existiera vida.

A la siguiente era, llamada Precámbrica, dividida en dos periodos: el Arqueozoico y el Proterozoico. En las calizas del Arqueozoico se localizaron los primeros indicios de vida.

Fig. 1. Se ilustra las eras geológicas y los seres vivos que proliferaron ese periodo.

En el Proterozoico se encuentran en sedimentos con huellas de bacterias, restos

de algas marinas primitivas y algunos fósiles de esponjas y gusanos marinos.

Durante la era Precámbrica, predominaba un clima frío y húmedo aunque

cambiaba a cálido y árido. La aparición de la vida se dio posiblemente a principio

de esta era, debido a la liberación de gases efecto invernadero como metano,

bióxido de carbono los cuales los seres vivos fueron capaces de sintetizar en

compuestos orgánicos del tipo de azúcares entre otros.

A partir de estos compuestos orgánicos fueron formándose los seres vivos, que

quizá eran semejantes a los virus y a las bacterias anaerobias.

En la era Paleozoica, llamada también primaria, en los estratos pertenecientes a

la era Paleozoica se encuentran extensos grupos de rocas sedimentarias de

origen marino, en las que aparecen por primera vez abundantes fósiles

perfectamente conservados, principalmente radiolarios y foraminíferos, así como

animales ya de un tamaño mayor y mayor complejidad, como los trilobites.

En los primeros periodos de esta era no se encuentran fósiles de vegetales

marinos como las algas, pero al final, sobre todo a partir del carbonífero, se

descubren restos de vegetales terrestres, como los helechos y las gimnospermas

La era Mesozoica, llamada Secundaria Los vegetales marinos continuaron su

desarrollo. Los vegetales marinos continuaron su desarrollo, y surgieron todas las

formas que se conocen en la actualidad. Las terrestres alcanzaron gran auge, lo

cual constituye uno de los hechos biológicos de mayor significación en esta era.

Los reptiles se desarrollaron tanto en número como en tamaño; por eso a esta era

se le llamó Era de los reptiles.

A esta era Cenozoica también se le ha llamado Era de los mamíferos. Las

ballenas de esta era representaban la primera adaptación de los mamíferos al

medio marino. En el periodo Cuaternario, denominado también Antropozoico en

virtud de que en él apareció y se desarrolló el hombre.

Para su mejor estudio, esta era fue dividida en seis periodos, caracterizados por

fósiles pertenecientes a grupos biológicos peculiares. Desde el más antiguo al

más actual se les denomina: Cámbrico, Ordovícico, Silúrico, Devónico,

Carbonífero y Pérmico. Algunos autores dividen al carbonífero en dos, quedando

entonces siete periodos: Cámbrico, Ordovícico, Silúrico, Devónico, Mississippiano,

Pennsilvaniano y Pérmico.

ERA PERÍODO ÉPOCADURACIÓN FLORA(millones de años)

FAUNA

CENOZOICA Cuaternario oAntropozoico  Terciario  

Holoceno o reciente Pleistoceno o glacial Plioceno Mioceno Oligoceno Eoceno Paleoceno

60 - 75

cenofítica (angiospermas y actuales)

Era del hombre y los mamíferos

MEZOZOICA O SECUNDARIO

Cretácico Jurásico Triásico

  130 - 150 Mesofítica

(gimnospermas)

Era de los reptiles y ammonites

PALEOZOICOO PRIMARIO

Pérmico   Carbonífero DevónicoSilúrico Ordovícico Cámbrico

  Pennsilvaniano   Mississippiano

    300 - 500

    Paleofítica (Pteridofitas y coníferas)

    Era de los trilobites

PRECÁMBRI-CO

ProterozoicoArqueozoico  

  1 500

Arqueofita (bacterias y algas)

Invertebrados menos evolucionados

AZOICA    3 000 - 3300

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/12/htm/

sec_12.html

DEGENERACION DE HIDROCARBUROS

El petróleo, debido a la existencia de filtraciones naturales, ha mantenido siempre

contacto con la biosfera. Sin embargo, la magnitud de este fenómeno natural es

pequeña si se compara con la cantidad de crudo extraído en las perforaciones

petrolíferas, que se calcula en unos 2000 millones de toneladas anuales.

Es importante mencionar primero antes de describir en general como se degradan

los hidrocarburos, que el petróleo es una mezcla compleja de hidrocarburos

alifáticos, alicíclicos y aromáticos. También contiene una menor proporción de

compuestos que no son hidrocarburos como ácidos nafténicos, fenoles, tioles,

compuestos heterocíclicos de nitrógeno, compuestos de azufre y metaloporfirinas.

Además cada tipo de crudo tiene varios cientos de componentes diferentes. 

- Degradación de hidrocarburos alifáticos en presencia de oxigeno: 

    Los hidrocarburos alifáticos los podemos clasificar en alcanos, alquenos y

alquilos dependiendo de lo saturados que estén  sus enlaces. Como norma

general decir que como mas insaturado sea una cadena carbonatada (más dobles

y triples enlaces) más difícil o lenta será su degradación. De igual manera los

alcanos de cadena larga son más resistentes a la biodegradación a medida que la

longitud de su cadena aumenta. Cuando alcanzan un peso molecular superior a

500 dejan de servir como fuente de carbono para el crecimiento microbiano. En

general también la presencia de ramificaciones reduce la tasa de biodegradación

porque los átomos de carbono terciario y cuaternario interfieren con los

mecanismos de degradación o lo bloquean totalmente.

    Los microorganismos que utilizan hidrocarburos como sustrato  deben de tener

enzimas denominada monooxigenasas que son dependientes de oxigeno. La

mayoría de los microorganismos en Teoría si son capaces de sobrevivir en ese

ambiente pueden degradar sin mas problemas  hidrocarburos de cadena larga.

Degradación de hidrocarburos aromaticos en presencia de oxigeno:

En el caso de los hidrocarburos aromáticos, el principal problema para degradarlos

es romper el anillo aromático que pueden ser muy variados. Los microorganismos

que utilizan estos compuestos aromáticos como fuente de carbono ,lo que hacen

es que en lugar de utilizar una enzima monooxigenasa específica para cada

molécula diferente, utilizan unas vías bioquímicas llamadas vias altas o periféricas

que consisten en modificar los diferentes anillos aromáticos absorbidos en

protocatechuate y catechol. Es decir, la gran variedad de compuestos aromáticos

que se pueden encontrar son modificados y convertidos a estas dos moléculas. A

partir de estas dos moléculas que convergen todos los compuestos, ya se puede

llevar a cabo el rompimiento del anillo mediante enzimas específicas. Esta

segunda fase en la degradación seria lo que se conocería como vías bajas.

Degradación anaeróbica:       

Actualmente se está trabajando mucho en este insólito campo por la importancia

que tiene y las aplicaciones potenciales que pueda tener en la biorremediación.

Hay que tener en cuenta que en la mayoría de los lugares contaminados donde se

quiere aplicar estas técnicas de biorremediación hay condiciones anoxigénicas o

de seguida se consume el oxigeno. Lo que se hacia hasta ahora en estas

situaciones es insuflar aire en estos ambientes mediante una bomba para

favorecer la degradación aeróbica. Evidentemente esta técnica hace encarecer el

proceso aparte que a veces  la difusión de oxigeno no puede ser posible.

Los pocos estudios realizados hasta ahora han desvelado que los mecanismos de

degradación en estas condiciones son totalmente diferentes a los utilizados en

presencia de oxigeno excepto la b-oxidación que también se da en condiciones

anóxicas. En general se dan procesos de reducción o condensación con otras

moléculas para activar primero los compuestos.

CONCLUSION

Para concluir con nuestro análisis, comprendimos que son muy importantes los

temas anteriores, debido a que se tienen que identificar muchísimos aspectos para

considerar si es que hay un yacimiento y si este es viable o no lo es.

La tierra ha sido el testigo de los cambios geológicos y también de procesos

evolutivos de la vida. Durante estos largos tiempos de miles de millones de años,

la fisonomía, la geografía y el escenario de la vida ah sufrido cambios que

atestiguan del dinamismo sobre la tierra. Con los datos obtenidos por los métodos

de estudio de la edad absoluta y relativa de la Tierra, se construyen tablas de

tiempo geológico. No existe una completa unanimidad a la horade establecer una

sola tabla calibrada del tiempo geológico y unos intervalos de años completamente

definidos. Hay cuatro tipos del tiempo geológico. En líneas generales, el tiempo

geológico del planeta se divide y distribuye en bloques de años relacionados con

acontecimientos importantes que los han caracterizado. Como la edad de la Tierra

es de aproximadamente 4600 millones de años, cuando se habla de tiempo

geológico la unidad base es el millón de años y siempre se relaciona como "antes

del presente".

También es importante mencionar que comprendimos cuales son los procesos por

los que pasa y que se deben llevar a cabo para que él se de la producción de

kerogeno, la cantidad y composición de los hidrocarburos presentes en las rocas

generadoras cambian progresivamente en función de la evolución creciente.

Durante la diagénesis,predominan las moléculas de origen biológico,incluyendo

algunos alcanos.Durante la catagenesis los hidrocarburos de peso molecular

intermedio a peso molecular bajo se vuelven predominantes,y particularmente los

alcanos normales e isoacalnos.