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

Profundamente abaixo da superfície da Terra, camadas de rocha atuam como arquivos antigos, preservando os restos de plantas e animais que viveram há milhões de anos. Quando esses restos orgânicos são enterrados profundamente o suficiente e submetidos a calor e pressão intensos ao longo de vastos períodos de tempo, eles se transformam nas fontes de energia das quais dependemos hoje: petróleo e gás natural. Geólogos estudam essas rochas para entender se elas contêm matéria orgânica suficiente para gerar combustível, que tipo de combustível podem produzir e até que ponto o processo de transformação progrediu. Este campo de estudo, conhecido como geoquímica orgânica, permite que cientistas leiam as assinaturas químicas presas dentro da pedra para reconstruir a história da formação de energia. Em regiões onde o carvão e o xisto são abundantes, como a cordilheira de Alborz, no Irã, compreender essas camadas subterrâneas é crucial para determinar se elas detêm reservas significativas de hidrocarbonetos ou se a matéria orgânica simplesmente se transformou em rocha inerte.

Na área de Dehmolla, localizada ao sudoeste da cidade de Shahrud, no Irã, pesquisadores focaram sua atenção em uma camada geológica específica chamada Formação Shemshak. Esta formação é famosa por conter sedimentos ricos em carvão do período Jurássico, uma época em que vastas florestas cobriam a terra. Para investigar o potencial dessas rochas para gerar hidrocarbonetos, uma equipe de cientistas da Universidade de Shahrood e da Universidade de Tecnologia de Amirkabir coletou amostras do solo. Eles reuniram vinte pedaços distintos de rocha, incluindo xisto preto, xisto verde, carvão e arenito, representando os diferentes tipos de material encontrados nesta formação. O objetivo era determinar não apenas quanto carbono orgânico estava presente, mas também a qualidade desse carbono e se as rochas haviam sido aquecidas o suficiente para liberar petróleo ou gás.

Para analisar essas amostras, a equipe utilizou um instrumento especializado chamado dispositivo de pirólise Rock-Eval. Esta máquina funciona aquecendo uma pequena amostra de rocha em um ambiente controlado, essencialmente "cozinhando-a" para liberar os gases e líquidos presos em seu interior. À medida que a temperatura aumenta, a máquina mede a quantidade de hidrocarbonetos livres já presentes na rocha, a quantidade de hidrocarbonetos que podem ser liberados pelo aquecimento e a quantidade de dióxido de carbono produzido pela combustão da matéria orgânica. Ao medir esses resultados específicos, os cientistas puderam calcular a quantidade total de carbono orgânico na rocha e determinar o tipo de matéria orgânica que ela continha. Este processo é um método padrão usado por empresas de petróleo em todo o mundo para avaliar se uma formação rochosa é uma fonte viável de energia.

Os resultados revelaram um amplo espectro de potencial dentro da Formação Shemshak. A quantidade de carbono orgânico nas amostras variou dramaticamente, indo de um valor muito baixo de 0,08 por cento a um excepcionalmente alto de 23,24 por cento. Essa variação significou que as rochas se enquadravam em diferentes categorias de qualidade. As amostras de xisto verde e arenito continham muito pouco material orgânico, classificando-as como fontes pobres para produção de energia. Em contraste, as amostras de xisto preto e carvão eram ricas em carbono orgânico, com algumas atingindo níveis que indicam excelente potencial para a geração de hidrocarbonetos. O tipo de matéria orgânica encontrada nas rochas derivava principalmente de plantas terrestres, o que é típico para ambientes ricos em carvão. Esta matéria orgânica é classificada como querogênio do Tipo III e Tipo IV, que são geralmente conhecidos por produzir gás natural em vez de petróleo líquido.

O estudo também examinou a maturidade térmica das rochas, que se refere a quanto calor e pressão elas suportaram ao longo do tempo geológico. Os dados mostraram que as rochas nesta área atingiram um estágio de maturidade variando de madura a supermadura. As amostras mais escuras, particularmente os xistos pretos e os carvões, passaram pelo aquecimento mais intenso. Este alto nível de maturidade sugere que estas rochas passaram do estágio onde gerariam petróleo líquido e entraram na zona onde produzem gás seco. De fato, a maioria das amostras indicou que a matéria orgânica havia sido convertida em gás, com algumas amostras mostrando sinais de entrar no estágio de metagenese, onde até mesmo o gás começa a se decompor. A presença de altos níveis de oxigênio e baixos níveis de hidrogênio na matéria orgânica confirmou ainda mais que estas rochas se formaram em ambientes altamente oxidados, provavelmente em terra firme, em vez de oceanos profundos e pobres em oxigênio.

Em última análise, a investigação confirmou que a Formação Shemshak na área de Dehmolla detém uma promessa significativa para o gás natural, especificamente dentro de suas camadas de xisto preto e carvão. Embora os xistos verdes e os arenitos na mesma formação ofereçam pouco valor como fontes de energia, as seções ricas em carvão possuem a riqueza orgânica e a história térmica necessárias para gerar quantidades substanciais de gás seco. Os achados sugerem que estas rochas já completaram o processo de transformar a antiga matéria vegetal em gás, tornando-as um alvo viável para a futura exploração de energia nesta região das montanhas de Alborz.