Las rocas sedimentarias ricas en materia orgánica son un tipo específico de roca sedimentaria que contiene cantidades significativas (>3 %) de carbono orgánico . [1] [2] Los tipos más comunes incluyen carbón , lignito , esquisto bituminoso o esquisto negro . [2] El material orgánico puede estar diseminado por toda la roca, lo que le da un color oscuro uniforme, y/o puede estar presente como ocurrencias discretas de alquitrán , betún , asfalto, petróleo , carbón o material carbonoso . Las rocas sedimentarias ricas en materia orgánica pueden actuar como rocas generadoras que generan hidrocarburos que se acumulan en otras rocas sedimentarias "de depósito" [2] (ver arenas petrolíferas y geología del petróleo ). Las rocas generadoras potenciales son cualquier tipo de roca sedimentaria que tenga la capacidad de disipar el carbono disponible en su interior ( la piedra caliza es un ejemplo clásico de roca generadora). Las buenas rocas de depósito son cualquier roca sedimentaria que tenga una alta disponibilidad de espacio poroso. Esto permite que los hidrocarburos se acumulen dentro de la roca y se almacenen durante largos períodos de tiempo (una arenisca suele ser una buena roca generadora). Las rocas de yacimiento altamente permeables también son de interés para los profesionales de la industria, ya que permiten la extracción fácil de los hidrocarburos que contienen. Sin embargo, el sistema de yacimiento de hidrocarburos no está completo sin una "roca de recubrimiento". Las rocas de recubrimiento son unidades de roca que tienen una porosidad y permeabilidad muy bajas, que atrapan los hidrocarburos dentro de las unidades inferiores a medida que intentan migrar hacia arriba.
El carbono orgánico se deriva de la deposición biológica antigua de materia (kerógeno es el nombre que le dan los geólogos), y esta materia orgánica se entierra con fragmentos minerales y rocosos en rocas sedimentarias. [2] [3] La temperatura y la presión de las condiciones de enterramiento afectarán los procesos diagenéticos del material y determinarán si el material se transformará o no en petróleo. El carbono orgánico fosilífero se puede encontrar en todo el entorno moderno, en ríos, suelos y, finalmente, en los océanos. Este proceso ocurre en una escala de tiempo muy grande y actúa como uno de los principales mecanismos para que el carbono orgánico fosilífero se libere nuevamente al medio ambiente.
Durante décadas, se pensó que la mayoría de los lechos sedimentarios ricos en materia orgánica depositados en el fondo del océano eran un subproducto de tres variables ambientales: el aporte de material orgánico, la tasa de sedimentación y la cantidad de oxigenación de las aguas profundas. Estas variables están vinculadas a escalas espaciales y temporales por el clima, las corrientes oceánicas y el nivel del mar en el momento de la deposición. [2] [4] Cualquier cambio en las variables o los parámetros que las vinculan dará como resultado diferentes depósitos sedimentarios, como los que se ven en la superficie hoy. El conocimiento de esta información es valorado entre las empresas comerciales, ya que su aplicación puede deducir qué depósitos sedimentarios podrían ser económicamente productivos para explotar. Al utilizar la inversa de la metodología anterior, estos depósitos pueden usarse como indicadores para inferir información como el paleoclima, los ciclos previos de circulación oceánica, los niveles del mar pasados, así como la proporción de variables relacionadas entre sí que causaron la producción del depósito. [2] Esta información puede ser muy valiosa para los geocientíficos, ya que puede ayudarlos a reconstruir procesos pasados que finalmente dieron forma a la Tierra hasta formar su estado actual.
Sin embargo, según investigaciones más recientes, estos resultados ya no son completamente viables. Por ejemplo, en estudios de caso del Mar Negro, un entorno anóxico moderno, se ha demostrado que la anoxia dentro de los niveles inferiores de la columna de agua por sí sola no produce una cantidad significativa de sedimentos ricos en materia orgánica, a pesar de que se suministró suficiente material orgánico a la región en el Holoceno. Por lo tanto, la nueva teoría es que los "productores primarios" más arriba en la columna de agua son responsables de la mayor parte de la deposición de sedimentos ricos en carbono en entornos de margen continental. [2] Con base en un estudio realizado con modelos de circulación oceánica en el Cretácico, se descubrió que, aunque las condiciones eran relativamente similares a las actuales, los océanos tenían corrientes mucho más duras que influían en la columna de agua. [5] La nueva idea es que estas corrientes oceánicas se ralentizaron por las floraciones de productores primarios marinos microscópicos, lo que permitió el asentamiento de sedimentos ricos en materia orgánica en el fondo marino, produciendo muchos de los lechos de esquisto negro económicamente productivos que están presentes en la actualidad. Hasta el día de hoy sigue siendo un tema intensamente investigado tanto por académicos como por empresas comerciales.
Se cree que las bacterias contribuyen de manera importante a la creación de rocas madre de petróleo. Sin embargo, los estudios han demostrado que la abundancia de biomarcadores bacterianos no siempre refleja las contribuciones relativas al carbono orgánico sedimentario. [6] Actualmente se cree que las bacterias en rocas sedimentarias solo tienen contribuciones menores a la producción de combustibles fósiles como el petróleo. Como la reelaboración bacteriana de los restos sedimentarios es extremadamente importante, su importancia no se puede ignorar. Ciertas bacterias pueden ayudar a descomponer el material orgánico en las primeras etapas de los procesos sedimentarios, aunque la biomasa bacteriana en sí puede representar solo un componente menor del carbono orgánico total en las rocas carbonosas. Muchas de las ideas de contribución bacteriana mínima se pueden atribuir a estudios isotópicos del carbono en algunas rocas sedimentarias. [ cita requerida ] Se requieren estudios de muchos y variados sitios sedimentarios para llegar a tales conclusiones; hay una miríada de especies bacterianas, y cada roca madre orgánica puede tener diferentes interacciones con estas bacterias. Esta es la razón por la que no se puede excluir toda adición de carbono a rocas sedimentarias influida por bacterias: cada situación es única, con diferentes bacterias y diferentes entornos. Se debe abordar la combinación de estudios microscópicos y moleculares al interpretar las abundancias de biomarcadores bacterianos presentes en una fuente de petróleo y su influencia en el carbono orgánico total.
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