Evaluating the hydrocarbon production potential of Shemshak's formation Shale in Shahrud's Dehmolla area, using Rock-Eval Device

En lo profundo de la superficie terrestre, las capas de roca actúan como archivos antiguos, preservando los restos de plantas y animales que vivieron hace millones de años. Cuando estos restos orgánicos quedan enterrados lo suficientemente profundo y son sometidos a un calor y presión intensos durante vastos periodos de tiempo, se transforman en las fuentes de energía de las que dependemos hoy en día: el petróleo y el gas natural. Los geólogos estudian estas rocas para comprender si contienen suficiente material orgánico para generar combustible, qué tipo de combustible podrían producir y qué tan avanzado está el proceso de transformación. Este campo de estudio, conocido como geoquímica orgánica, permite a los científicos leer las firmas químicas atrapadas dentro de la piedra para reconstruir la historia de la formación de energía. En regiones donde el carbón y la lutita son abundantes, como la cordillera de Alborz en Irán, comprender estas capas subterráneas es crucial para determinar si albergan reservas significativas de hidrocarburos o si la materia orgánica simplemente se ha convertido en roca inerte.

En el área de Dehmolla, ubicada al suroeste de la ciudad de Shahrud en Irán, los investigadores centraron su atención en una capa geológica específica llamada Formación Shemshak. Esta formación es famosa por contener sedimentos con presencia de carbón del periodo Jurásico, una época en la que vastos bosques cubrían la tierra. Para investigar el potencial de estas rocas para generar hidrocarburos, un equipo de científicos de la Universidad de Shahrood y la Universidad de Tecnología de Amirkabir recolectó muestras del suelo. Recolectaron veinte piezas distintas de roca, incluyendo lutita negra, lutita verde, carbón y arenisca, que representan los diferentes tipos de material encontrados en esta formación. El objetivo era determinar no solo cuánto carbono orgánico estaba presente, sino también la calidad de ese carbono y si las rocas habían sido calentadas lo suficiente como para liberar petróleo o gas.

Para analizar estas muestras, el equipo utilizó un instrumento especializado llamado dispositivo de pirólisis Rock-Eval. Esta máquina funciona calentando una pequeña muestra de roca en un entorno controlado, esencialmente cocinándola para liberar los gases y líquidos atrapados en su interior. A medida que la temperatura aumenta, la máquina mide la cantidad de hidrocarburos libres ya presentes en la roca, la cantidad de hidrocarburos que pueden liberarse mediante el calentamiento y la cantidad de dióxido de carbono producido por la combustión de la materia orgánica. Al medir estos productos específicos, los científicos pudieron calcular la cantidad total de carbono orgánico en la roca y determinar el tipo de materia orgánica que contenía. Este proceso es un método estándar utilizado por las compañías petroleras en todo el mundo para evaluar si una formación rocosa es una fuente viable de energía.

Los resultados revelaron un amplio espectro de potencial dentro de la Formación Shemshak. La cantidad de carbono orgánico en las muestras varió drásticamente, desde un muy bajo 0.08 por ciento hasta un excepcionalmente alto 23.24 por ciento. Esta variación significó que las rocas pertenecían a diferentes categorías de calidad. Las muestras de lutita verde y arenisca contenían muy poco material orgánico, clasificándolas como fuentes pobres para la producción de energía. En contraste, las muestras de lutita negra y carbón eran ricas en carbono orgánico, con algunas alcanzando niveles que indican un excelente potencial para la generación de hidrocarburos. El tipo de materia orgánica encontrada en las rocas derivaba principalmente de plantas terrestres, lo cual es típico de los entornos ricos en carbón. Esta materia orgánica se clasifica como querógeno de Tipo III y Tipo IV, que generalmente son conocidos por producir gas natural en lugar de petróleo líquido.

El estudio también examinó la madurez térmica de las rocas, que se refiere a cuánto calor y presión han soportado a lo largo del tiempo geológico. Los datos mostraron que las rocas en esta zona han alcanzado un estadio de madurez que varía de maduro a supermaduro. Las muestras más oscuras, particularmente las lutitas negras y los carbones, habían experimentado el calentamiento más intenso. Este alto nivel de madurez sugiere que estas rocas han pasado la etapa donde generarían petróleo líquido y se han movido hacia la zona donde producen gas seco. De hecho, la mayoría de las muestras indicaron que la materia orgánica se había convertido en gas, con algunas muestras mostrando signos de entrar en la etapa de metagenesis, donde incluso el gas comienza a descomponerse. La presencia de altos niveles de oxígeno y bajos niveles de hidrógeno en la materia orgánica confirmó además que estas rocas se formaron en entornos altamente oxidados, probablemente en la tierra en lugar de en océanos profundos y pobres en oxígeno.

Finalmente, la investigación confirmó que la Formación Shemshak en el área de Dehmolla posee una promesa significativa para el gas natural, específicamente dentro de sus capas de lutita negra y carbón. Mientras que las lutitas verdes y las areniscas en la misma formación ofrecen poco valor como fuentes de energía, las secciones ricas en carbón poseen la riqueza orgánica y la historia térmica necesarias para generar cantidades sustanciales de gas seco. Los hallazgos sugieren que estas rocas ya han completado el proceso de convertir la antigua materia vegetal en gas, convirtiéndolas en un objetivo viable para la futura exploración energética en esta región de las montañas de Alborz.