Geochemical, Mineralogical, and Spectral Analysis of Oil Shale Deposits at Wadi Ashallala in Northeastern Irbid, Jordan

Resumen Técnico: Análisis Geoquímico, Mineralógico y Espectral de Depósitos de Lutita de Esquisto en Wadi Ashallala, Noreste de Irbid, Jordania

Planteamiento del Problema
La lutita de esquisto representa un recurso energético crítico para Jordania, con reservas estimadas que superan los 70 mil millones de toneladas métricas. Sin embargo, los métodos tradicionales para la caracterización de estos depósitos —como el ensayo de Fischer y la pirólisis de Rock-Eval— suelen ser costosos, lentos y demandantes de recursos. Si bien la espectroscopia de reflectancia ofrece una alternativa rápida, no destructiva y de bajo costo para identificar componentes mineralógicos y orgánicos, su aplicación en los estudios de lutita de esquisto jordanos sigue siendo limitada. Además, ningún estudio previo había integrado enfoques de caracterización geoquímica, mineralógica y espectral específicamente para las ocurrencias de lutita de esquisto en la región de Wadi al-Shallala. Este estudio aborda esta brecha proporcionando un análisis exhaustivo de estos depósitos para comprender mejor su composición, origen y potencial de recursos.

Metodología
La investigación se centró en muestras de lutita de esquisto recolectadas en dos ubicaciones: Wadi Kharja y Al-Wehdah, situadas aproximadamente a 13 km y 20 km al noreste de la ciudad de Irbid, respectivamente. Estos sitios forman parte de la Formación de Creta de Wadi Al-Shallala (WSC) y del Creta-Marga de Muwaqqar (MCM) dentro del Grupo Balqa.

El estudio empleó un enfoque multianalítico:

1. Análisis Geoquímico:
   • Orgánico: Se realizó la pirólisis de Rock-Eval en APT Company (Oslo, Noruega) para determinar el Carbono Orgánico Total (TOC), S1 (hidrocarburos libres), S2 (hidrocarburos de pirólisis), S3 (índice de oxígeno), Tmax, Índice de Hidrógeno (HI), Índice de Oxígeno (OI), Índice de Producción (PI) y Potencial Genético (GP).
   • Inorgánico: Se utilizó Fluorescencia de Rayos X (XRF) mediante un sistema EDXRF (NEX QC+ QuantEZ) para cuantificar óxidos mayores (CaO, SiO2, P2O5, Al2O3, SO3, etc.).
2. Análisis Mineralógico:
   • Difracción de Rayos X (XRD): Realizada utilizando un Difractómetro de Polvos Rigaku Ultima IV para identificar fases cristalinas.
   • Espectroscopia de Transformada de Fourier (FTIR): Realizada utilizando un Espectrómetro ALPHA FTIR (rango de 400–4000 cm⁻¹) para identificar grupos funcionales en materiales orgánicos e inorgánicos.
3. Análisis Espectral:
   • Espectroscopia de Reflectancia: Las mediciones de laboratorio se tomaron utilizando un espectrorradiómetro Analytical Spectral Devices (ASD) Field Spec 4 (rango de 0.35–2.5 µm). El procesamiento de datos incluyó la eliminación de la continuidad para normalizar los espectros e aislar las características de absorción diagnósticas.

Resultos Clave

• Características Geoquímicas:
  • TOC: Los valores oscilaron entre 0.44% y 19.70%. La sección de Al-Wehdah generalmente exhibió valores de TOC más bajos (mayormente <6%) en comparación con Wadi Kharja.
  • Tipo de Querógeno: La mayoría de las muestras fueron clasificadas como querógeno Tipo I (rico en lípidos, derivado de algas/plancton), con presencia de algo de Tipo II. Esto fue evidenciado por altos valores de Índice de Hidrógeno (HI) (que oscilan entre 51 y 806 mg HC/g TOC) y valores de S2.
  • Madurez Térmica: Los valores de Tmax oscilaron entre 412°C y 437°C, y los valores del Índice de Producción (PI) fueron inferiores a 0.1. Estos indicadores confirren que las rocas madre son térmicamente inmaduras.
  • Origen de los Hidrocarburos: Los gráficos de S1 vs. TOC indicaron hidrocarburos autóctonos con evidencia de no migración.
• Composición Mineralógica:
  • XRD: La calcita fue la fase mineral predominante en ambas ubicaciones. Se identificaron cantidades menores de cuarzo, montmorillonita, caolinita (notablemente en la muestra 9 de Wadi Kharja), dolomita y yeso.
  • XRF: El óxido de calcio (CaO) fue el óxido más abundante (promediando 68.9% en Wadi Kharja y 71.92% en Al-Wehdah), seguido por el dióxido de silicio (SiO2) con un promedio de 10.8%.
• Firmas Espectrales:
  • FTIR: Identificó grupos hidroxilo (3399/3397 cm⁻¹), caolinita (3600 cm⁻¹), enlaces C-H saturados (2925 cm⁻¹), vibraciones de carbonato (2513, 1424, 875 cm⁻¹) y grupos carbonilo (1796 cm⁻¹).
  • Reflectancia ASD: Se observaron características de absorción diagnósticas en 1.40 µm y 1.90 µm (hidroxilo/agua), 1.70 µm (compuestos orgánicos/sobretonos de C-H), 2.20 µm (minerales de arcilla/Al-OH) y 2.30 µm (carbonatos).

Significancia y Reivindicaciones
Los autores afirman que este estudio proporciona una base valiosa para comprender la composición y el potencial de recursos de la lutita de esquisto en la región de Wadi al-Shallala. Al integrar los datos espectrales con los análisis geoquímicos y mineralógicos tradicionales, el estudio demuestra que la espectroscopia de reflectancia puede identificar eficazmente constituyentes clave como carbonatos, arcillas y compuestos orgánicos.

El artículo sostiene que las metodologías empleadas son beneficiosas para:

• Mejorar la precisión de las evaluaciones de recursos de hidrocarburos en entornos áridos y semiáridos.
• Contribuir al desarrollo de bibliotecas espectrales específicas para los depósitos de lutita de esquisto de Jordania.
• Apoyar la exploración mineral futura, el monitoreo ambiental y las estrategias de gestión sostenible de recursos en Jordania.

Los autores señalan que, si bien el estudio ofrece conocimientos significativos, el trabajo futuro debería centrarse en integrar estas mediciones espectrales de laboratorio con imágenes satelitales de alta resolución y aprendizaje automático para desarrollar modelos predictivos más fiables de rendimiento de petróleo y contenido de azufre. El estudio se posiciona modestamente como un paso hacia la optimización de las técnicas de evaluación de recursos más allá de los métodos tradicionales y costosos.