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AMBIENTES ANOXICOS Y GENESIS DEL LECHO DE LA FUENTE DE PETROLEO

ABSTRACT

El medio acutico anxico es una masade agua tan empobrecido en oxgeno que virtualmente toda actividad biolgica aerbica(es un tipo de [metabolismo] energtico en el que los seres vivos extraen energa demolculas orgnicas) ha cesado. as condiciones anxicas se producen donde lademanda de oxgeno en la columna de agua excede el suministro.a demanda de oxgeno se relaciona con la productividad biolgica ensuper!icie" mientras que el suministro de oxgeno en gran medida depende dela circulacin del agua" que se rige por patrones climticos globales # la !uer$a de %oriolis.

a materia orgnica en los sedimentos ba&o agua anxica es com'nmente ms abundante# ms rica en lpidos que ba&o agua oxigenada" principalmente debido a la ausencia de

barrido bentnicos (organismos !ondo agua). a causa espec!ica para pre!erencialenriquecimiento de lpidos probablemente se re!iere a la bioqumica de la actividadbacteriana anaerbica ( vida sin oxigeno). Evidencias sedimentolgico geoqumicassugiere que el aceite de estratos potenciales de origen son # han sido depositados en elpasado geolgico en cuatro con!iguraciones anxicas principales de la siguiente manera.

1. randes lagos anxicos estrati!icacin permanentemente promueve eldesarrollo de agua del !ondo anxico" particularmente en grandes lagos que noestn su&etos a revocar temporalmente" como el lago *angan#i+a. %lima uni!ormecaliente !avorece condiciones anxicas lacustres # depositacin de capas nomarinas !uentes de crudo. ,nversamente" los lagos en climas templados tienden aestar bien oxigenados.

2. %uencas anxicas restringidas solo aquellas cuencas restringidas por unabarrera con un balance positivo de agua tienden a ser anxicas. -on tpicos el ar/ltico # el ar 0egro. En los mares de regiones ridas (ar 1o&o #editerrneo)" la evaporacin excede la in!luencia del rio" causando un balancenegativo de agua de !ondo bien oxigenada. %ondiciones anxicas en cuencasrestringidas en estantes ocenicos tambin dependen del clima global # de lospatrones de circulacin de agua. %uencas restringidas deben ser propensasgenerar crudo depositando capas en los eventos de trasgresin en todo el mundo.

2 la ve$ tanto en paleo latitudes altas # ba&as.

-in embargo" implica automticamente la presencia de !uentes de crudo en capas.3. %apas anxicas causadas por corrientes marinas ascendentes estas sedesarrollan solo cuando el suministro de oxgeno en aguas pro!undas no puedenigualarse debido a la alta productividad biolgica en super!icie. E&emplos son lacorriente de /enguela # la corriente marina de 3er'.Existe una correlacin no sistemtica entre corrientes marinas # condicionesanxicas porque el suministro de oxgeno pro!undo es a menudo su!iciente aigualmente !uerte demanda. %apas !uentes de crudo # !os!oritas resultan de las

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corrientes marinas ascendentes presentes pre!erencialmente en paleo latitudesba&as # en los eventos de trasgresin en todo el mundo.

4. %apas anxicas de ocano abierto estas estn presentes en capas conoxgeno mnimo del noreste pac!ico # al norte del ocano indico" le&os depro!undidad. 4uentes de agua polar oxigenada. -on anlogas a escala reducida"en todo el mundo 5eventos anxicos ocenicos6 los cuales ocurren encalentamientos climticos globales # en las transgresiones principales" como en el

&ursico tardo # cretcico medio. 4uentes marinas de crudo conocidas no estndistribuidas al a$ar en tiempo pero tienden a coincidir con periodos de transgresinen todo el mundo # la anoxia ocenica.

eoqumica" asistida por paleogeogra!a" puede ser de gran a#uda para laexploracin de petrleo por la identi!icacin de eventos paleo anxicos # por lotanto !uentes de crudo extendidos en sistemas de capas en el registroestratigr!ico. 1econociendo modelos anxicos propuestos en cuencas

sedimentarias antiguas podran a#udar en el mapeo de estratigra!a regional de oilshale # capas !uente de crudo.

INTRODUCCIN

El avance ms signi!icativo en la geologa del petrleo en los 'ltimos 78 a9os ha sido ellogro de un entendimiento satis!actorio de los procesos de generacin de crudo # gas # ladestruccin en cuencas sedimentarias. *cnicas geoqumicas identi!ican rutinariamente

capas !uentes de crudo por anlisis de muestras de roca tradas de po$os pro!undos. -inembargo" gelogos a menudo son cuestionados por la valide$ de la prediccin de lapresencia de capas !uentes de crudo identi!icados a partir de unos pocos po$os # unospocos gramos de roca" de cuencas sedimentarias enteras. :asta pocos a9os atrs estasvalidaciones !ueron legitimi$adas; esto !ue di!cil" pero no inconcebible" para mapearcapas !uentes de petrleo si una comprensin clara de su ambiente de depositacion.

2!ortunadamente" recientes oceanogra!as # observaciones geoqumicas ho# es posiblecomprender muchos aspectos anteriormente oscuros de la gnesis # distribucinestratigr!ica de capas !uentes de petrleo. Es oportuno" por lo tanto" revisar ambientesde depositacion de capas !uentes de crudo considerando estos halla$gos recientes #

dirigidos a las siguientes preguntas2. =u !actores a!ectan la preservacin de materia orgnica en ambientes acuticos>

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3. 3orqu las condiciones anxicas son ms !avorables que las condiciones xicaspara la preservacin de materia orgnica" tanto en calidad como en cantidad>

4. =u causas !avorecen las condiciones anxicas en lagos" mares # ocanos>5. 3uede una con!iguracin natural anxica ser cient!icamente clasi!icado para

a#udar oceangra!os" estratigra!os" # exploradores de petrleo>

SEDIMENTOS PRECURSORES DE CAPAS GENERADORAS DE CRUDO

3otenciales capas !uentes de crudo son ricas en sedimentos orgnicos que contienen untipo de +ergeno su!icientemente rico en hidrogeno" (tipo , o tipo ,,; *issot et al" 7?@A) paraconvertirse principalmente en crudo durante la maduracin termal. *ipo de +ergeno # porlo tanto carcter !uente de crudo en sedimentos antiguos son identi!icados atravs deen!oques tales como el anlisis elemental del +ergeno # pirolisis roc+Bhole con apo#oadicional a partir de anlisis de microscopia orgnica. (*issot and Celte" 7?@D" p. D7?7;:unt" 7?@?" p. AAA@F).

Evaluacin de contenido orgnico" el cual puede ser un enorme ndice cuantitativo degeneracin de crudo potencial si el +ergeno es generador de crudo" es medido por lacantidad de carbn orgnico presente en los sedimentos.

%apas de !uentes de crudo # oilshale documentados alrededor de mundo siemprecontienen +ergeno rico en hidrogeno # caen en el rango de carbn orgnico lo quecontienen entre aproximadamente 7G # ms del F8G en peso. os lmites entre capas!uentes de crudo mu# ricas # oilshale est determinado por la extraccin #procesamientos econmicos.

%apas !uentes de crudo marinas ricas a mu# ricas # oilshale com'nmente contienen por

encima de media de concentraciones de uranio" cobre # nquel. El contenido de uranio enla ma#ora de oilshales marinos com'nmente muestra una correlacin positiva conrendimiento de crudo en caso de la pirolisis de la roca.

a medicin del carbono orgnico solo en los sedimentos es insu!iciente para identi!icarcapas !uentes de crudo. ateria orgnica terrestre transportada" materia orgnicaacutica oxidada # materia orgnica retraba&ada !orma un ciclo sedimentario previo quepuede crear niveles de carbn orgnico en sedimentos marinos hasta aproximadamenteAG. *odava esta concentracin anormal de materia orgnica es pobre en hidrogeno"propenso a generar gas # sin generacin signi!icativa de crudo potencial. Esto esesencialmente !acies orgnicas que han sido descritas en shale negros marinos del

cretceo medio por la per!oracin pro!unda del -ea Hriling 3ro&ect en la cuencanoroccidental del atlntico. Ina situacin idntica se presenta ho# en da en la plata!ormartica de la I1-- donde altas concentraciones de carbn orgnico marino en sedimentosresulta de la a!luencia de grandes cantidades de materia orgnica de origen terrestretrada por descarga !luvial.

En resumen" un alto contenido de carbono orgnico en sedimentos no es necesariamenteuna indicacin de roca !uente de carcter precursor. Evidencias geoqumicas adicionales"

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tales como la medicin de la rique$a de hidrogeno de sustancias h'micas # +ergeno"rendimiento de la pirolisis de todo el sedimento # el contenido general solubles en lpidosdel sedimento" que se necesita para determinar un posible carcter precursor de !uentede crudo.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA MATERIA ORGANICAACUMULACION EN AMBIENTES ACUATICOS

os !actores capaces de in!luir en la acumulacin de materia orgnica en los sedimentosson a la ve$ biolgicos # !sicos. os !actores biolgicos inclu#en la productividad biolgicaprimaria de las capas de aguas super!iciales" grandes masas de tierra ad#acentes # ladegradacin bioqumica de la materia orgnica muerta por meta$oos # basurerosmicrobianos. os !actores !sicos inclu#en modos de transporte de la materia orgnica alos sitios de deposicin" tama9o de las partculas de sedimento" # tasas de sedimentacin.Estos !actores interact'an para determinar preservacin cualitativa # cuantitativa de la

materia orgnica en los sedimentos.

PRODUCTIVIDAD BIOLOGICA PRIMARIA

a principal !uente de materia orgnica acutica es el !itoplancton (/ordovs+#" 7?J)"compuesto en gran parte de una sola clula de algas microscpicas que residen en lascapas superiores de agua iluminadas por la lu$ solar" la $ona eu!tica. El principal !actorlimitante para la productividad planctnica" adems de la lu$" es la disponibilidad denutrientes minerales" en particular nitratos # !os!atos" que son escasos en la $onaeu!tica. El !itoplancton es intensamente pastoreada por el $ooplancton.*anto el !itoplancton # el $ooplancton son consumidos por las grandes invertebrados #

peces.

a otra !uente de materia orgnica en el ambiente acutico es la materia orgnicaterrestre transportada desde los arro#os # ros. a productividad de las plantas terrestresdepende en gran medida de la cantidad de lluvia en el apo#o a las grandes masas detierra. Hebido a que la materia orgnica terrestre ha sido ob&eto de una considerabledegradacin en suelos subareos antes de su transporte" por lo general es hidrgenoempobrecido # el re!ractario en la naturale$a.

a visin tradicional es que los campos de alta productividad super!icial en el ocanodeben estar asociados con un alto enriquecimiento orgnico de los sedimentos

sub#acentes; -in embargo" despus de una investigacin exhaustiva" no pudimosencontrar una correlacin sistemtica entre la productividad biolgica primaria (F!. 1"# elcontenido de carbono orgnico de los sedimentos del !ondo ocenico (F!. 2". 2lgunasreas de alta productividad como la 3lata!orma continental peruana # el suroeste de laplata!orma continental de K!rica !ueron enriquecidos; otros de igualmente altaproductividad como los randes /ancos de *erranova" la plata!orma noreste de /rasil" ola 3lata!orma 0oroccidental de K!rica no lo estaban. %laramente !actores distintos de laproductividad super!icial tenan que ser evaluados.

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F!#$% 1. 3roduccin biolgica primaria en los ocanos del mundo" expresado enmiligramos de carbono orgnico por metro cuadrado por da (modi!icado de Loblen$ish+a et al" 7?@8). Inicelular microscpica" algas planctnicas (!itoplancton) son losprincipales productores primarios de la materia orgnica en el mar.

FIG. 23orcenta&e de carbono orgnico en la capa super!icial de los sedimentos en losocanos del mundo (datos principalmente de /e$ni+ov et al" 7?@@). 2 causa de lossedimentos biolgico me$clados en agua xica" los valores pueden ser promedios"representan el tiempo que se extiende por ms de varios cientos de a9os.

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DEGRADACIN BIOQU&MICA DE LA MATERIA ORG'NICA MUERTA

a materia orgnica muerta es termodinmicamente inherentemente inestable # busca sunivel ms ba&o de la energa libre en un entorno determinado. 3or encima de todo" sirvecomo una !uente de energa # nutrientes para los organismos vivientes. osmicroorganismos hetertro!os" principalmente bacterias" desempe9an un papel!undamental en la descomposicin de la materia orgnica en la columna de agua" en elagua intersticial de los sedimentos" # en el tracto digestivo de los animales carro9eros. Enlas cuencas marinas la biomasa bacteriana se aproxima a la del !itoplancton (/ordovs+#"7?J). a degradacin bacteriana avan$a con rapide$ # e!icacia en el agua aerobia (ricaen oxgeno). os procesos generales de oxidacin por bacterias aerbicas se ilustran atravs de