2.4.2.3 Ambientes de depositacion Telmaticos En ellos se origina

2.4.2.3
Ambientes de depositacion
Telmaticos
En ellos se origina turba no alterada por corrientes de agua de
gran caudal; presentan crecimiento
"in situ " de dicha turba;
pantanos musgosos, boscosos y abiertos al agua
(con bejucos) per­
tenecen a esto s ambientes.
Limnicos
La turba se deposita, en este caso, en estanques
sos, generalmente entre montanas
fluencia).
0
lagos pantano­
(donde los riDs ejercen gran in­
Los mantos de carbon generados en estos ambientes usual­
mente son muy potentes, poco numerosos y muy irregulares en su ex­
tension.
Paralicos
Son invadidos frecuentemente par el mar, 10 que justifica la pre­
sencia de intercalaciones de sedimentos marinas entre los mantos
de los carbones originados en estos ambientes.
y frecuencia
del mar),
Por la extension
(debido a las numerosas transgresiones y regresione s
los carbones de origen paralico son los mas abundantes
en la naturaleza.
33 Los ambientes par&licos pueden presentar sub-ambientes de deposi­
tacion
(de litoral, delt&ico
0
de llanura interdelt&ica)
que
obviamente influir&n en la composicion, espesor, extension y fre­
cuencia de los mantos del carbon fonmado.
nes originados en ambiente paralico de
Por ejemplo, los carbo­
lit~ral
provienen de turbas
mas expuestas a la accion del mar; sera este el que influya mas
en la composicion y formacion de los mantos, haciendolos general­
mente delgados
(por erosion
y
gran compactacion)
trogeno, hidrogeno, sulfuros y cenizas.
y ricos en ni­
Debido a las condiciones
poco acidas de este ambiente fuertemente marino, es grande la ac­
tividad anaerobica de las bacterias, con produccion de carbones
bituminosos altos en materias volatiles; dicho ambiente es tambien
rico en iones sulfato, 10 que explica el contenido alto, de l os
carbones resultantes, en azufre prltico.
Los mantos de carbon
originados en ambientes paralico-deltaico presentan contribuciones
significativas de sedimentos fluviales
marinos)
(ademas de l os sedimentos
y seran por tanto de una composicion mucho mas heteroge­
nea y con espesores que pueden variar grandemente.
Ricos en calcic
Los carbones depositados en estos ambientes presentan facies simi­
lares a las de los carbones de los ambientes de influencia fuerte­
mente marina.
La presencia de calcic en diferentes formas hace
mucho mas basico el ambiente y la accion de las bacterias se ace­
lerara, con el consecuente aumento en la degradaci6n de la materia
vegetal.
Alguhas veces no puede formarse turba por la descomposicion
34
tan acelerada.
Los carbones originados son especialmente ricos en
azufre organico y pirltico
las bacterias).
(quizas debido a 1a accion severa de
Los contenidos de carbonatos de calcic y nitr6ge­
no tambien son altos.
2.4.2.4
Nutrientes
Segun sea el suministro de nutrientes
acido fosf6rico)
fico
a un ambiente, este se puede clasificar como eutr6­
(suministro abundante),
gotrofico
(calcio, nitr6geno, potasa*,
mesotrofico
(poco suministro)
y oli­
(muy escaso suministro).
Los ambientes eutr6ficos reciben los nutrientes por transporte regu­
lar de rlos, mares 0 lagos.
Las plantas all; desarr011adas seran
obviamente mas variadas, de mayor tamano y de crecimiento mas rapido.
Los carbones originados en estos ambientes generalmente presentan mu­
chas intercalaciones de arcillas y bandas de margas, aSl como bastan­
te ceniza. La mayorla de carbones se originaron en ambientes ricos
en nutrientes.
Flora escasa y poco variada
(generalmente herbacea),
bajo potencial
de hidrogeno, poca materia mineral y actividad bacterial minima son
las principales caracterlsticas de los ambientes oligotroficos.
Los
carbones generados en e110s son de bajo contenido de ceniza y presen­
tan muchos tejidos vegetales
(telinitas, por ejemplo)
bien conserva­
dos.
VNIVERsrn.-\n
* Hidroxido de potasio
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35
•" ' :.,' • ..~.:·r .::. ' . •...:,. .
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Nf\. r lr·
J1
2.4.2.5 Presencia de nitrogeno y azufre; potencial de hidrogeno;
actividad bacteriana
E1 nitrogeno presente en las turbas, asi como el potencial de hidro­
geno, son especialmente influyentes en la actividad bacteriana.
En ambiente eutrofico, una relaci6n carbono/nitrogeno baja promueve
tal actividad.
Las turbas depositadas en ambientes tipo pantano bajo
presentan gran actividad bacteriana, con alta descomposicion de celu­
losa y produccion de proteinas
(ricas en nitrogeno).
mismo en las turbas tipo pantano alto.
No ocurre 10
Las proteinas son posterior­
mente incorporadas a sustancias humicas.
Por otra parte, a mayor potencial de hidrogeno de las turberas
(en­
tre 4.8 y 6.5 para las tipo pantano bajo y entre 3.3 y 4.6 para los
altos)
la descomposicion bacteriana sera mas severa, con produccion
de sustancias humicas y carbones ricos en nitrogeno e hidrogeno.
A
menor potencial, menos bacterias y mejor conservaci6n de las estruc­
bacteria~
turas de las plantas.
Las
medran en ambientes
ligeramente alcalinos
(potencial entre 7 y 8).
n~utros 0
El caracter basico,
en turbas, aumenta con la profundidad y depende de la flora presente,
del suministro de oxigeno, del flujo de agua y de la concentracion de
acidos humicos ya formados, entre otros factores.
La actividad bacteriana, como se vera mas adelante al tocar el tema
del suministro de oxigeno, depende primordialmente de tal suministro.
36
Las bacterias aerobicas descomponen azucares, almid6n y celulosas pa­
ra concentrar cutina, suberina, resinas, ceras, grasas, taninos, es­
poropoleninas, ligninas, entre otros productos.
Las anaerobicas pro­
ducen sustancias residuales ricas en hidr6geno.
Las bacterias actuan
hasta un maximo de diez metros de profundidad y se ha demostrado que,
en turbas, solo con su intervencion puede formarse la pirita, median­
te la reduccion de sulfatos a sulfuros, en presencia de hierro sufi­
ciente.
2.4.2.6
Temperatura
A mayor temperatura se tiene mayor actividad bacteriana y una descom­
posicion qUlmica mas rapida.
La temperatura optima para la destruc­
cion bacterial de la celulosa esta entre 35 y 40°C.
cales se puede hallar materia vegetal
grande~ente
En climas tropi­
descompuesta a solo
unos declmetros de la superficie de las turberas.
2.4.2.7
Suministro de oXlgeno
Ademas del nitrogeno, el potencial de hidrogeno y la temperatura, el
suministro de oXlgeno es fundamental en la actividad de las bacterias
y en el proceso de formacion del carbon.
oXlgeno, del aire
0
Con un buen suministro de
de flujos de agua, la materia vegetal es desinte­
grada en la superficie de la turbera, con la formacion de productos
no solidos.
37
La accion posterior de bacterias, hongos y otros microorganismos ae­
robicos, transforman la materia vegetal en sustancias
humicas~
pobres
en hidrogeno, que luego pueden llegar a ser fusinitas y macrinitas.
Cuando el suministro de oXlgeno es restringido cerca de la superfi­
cie de la turbera, se inicia el proceso de turbidificacion, con aci­
dos humicos como productos caracterlsticos, obtenidos de las ligninas
mediante oxldacion.
Todo el proceso se debe desarrollar en aguas estancadas para evitar
un suministro contlnuo de oXlgeno, disuelto en los flujos de agua, y
una oxidacion exagerada de la materia vegetal.
A medida que aumenta la profundidad en la turbera es menor el suminis­
tro de oXlgeno y el numero de bacterias.
Las bacterias anaerobicas
actuan en un ambiente reductor, consumiendo oXlgeno de las sustancias
organicas, fermentandolas
ricas en hidrogeno
y
y
transformandolas en sustancias bituminosas
nitr6geno.
La descomposicion microbiologica se
presenta hasta un maximo de 10 metros de profundidad y, quizas, su
importancia en el proceso de formacion de turba se limita solo a la
etapa inicial cuando pueden, de una manera u otra, obtener oxlgeno.
2.5
CARBONIFICACION
La carbonificacion
pas:
0
proceso de formacion del carbon presenta dos eta­
la turbidificacion
cacion geoqulmica
0
carbonificacion bioqulmica y la carbonifi­
(ver esquema en pagina siguiente).
* Tales como ligninas
y
taninos
38
PROCESO DE CARBONIFICACION
PROCESO
CLAS I FI CAC ION
Sedimentos vegetales y animales Acumulacion
Turba Degradacion, humificacion,
gelificacion bioqulmica
c:r::
Humificacion, gelificacion
C. Pardo blando (lignito tipo B) u
L
bioqulmica
:::J
a
o
Ma te (1 i gn ito A)
co
C. Pardo duro
(Sub-bituminoso tipo C), gelificacion
Bri 11 ante
geoqulmica
C. Sub-bituminosos
B
c:r::
A
u
....... ~
:::J
a
0
w
C. Bituminosos
C.!:l
Semiantracitas
~
Altos en volatiles
Medios en volatiles
Bajos en volatiles
Antrac Has
~1eta-antrac
i tas
Turbidificaci6n
2.5.1
Llamada tambien diagenesis de la turba
0
carbonificaci6n bioqulmica.
Esta etapa comprende* desde la acumulacion de materia vegetal hasta
la formacion de los carbones pardos.
(aer6bica y anaerobica)
Gran participacion microbiana
y cambios flsicos y qUlmicos del carbon ca­
racterizan esta fase.
* Como eS';.;Qbvio estos
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"llmites"
•
..... ..:'1.-: .... :. ".-t .
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'.' 1 •
,"0
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"
39
no pueden ser estrictos
Los cambios bioquimicos mas severos se presentan en la parte mas su­
perficial de la turbera, en la llamada
"CAPA TURBIGENICA"
madamente hasta medio metro de profundidad) ,
mos aerobicos actuan sobre la materia vegetal.
(aproxi­
donde los microorganis­
Posteriormente, y
hasta un maximo de 10 metros, actuan las bacterias anaerobicas.
esta profundidad hasta unos 200 a 400 metros
conversion de turba en carbon pardo),
cas
De
(limite posible para la
solo ocurren reacciones quimi­
(principalmente de condensacion, polimerizacion y reduccion).
Durante la turbidificacion el proceso mas importante es la humifica­
cion
0
formacion de sustancias humicas, basicas para la constitucion
del carbon y obtenidas mediante la accion, de bacterias y hongos, so­
bre algunos componentes
facilmente hidrolizables (tales como almidon,
celulosa, hemicelulosa, pectinas, proteinas)
La humificacion es promovida
p~r
de las plantas.
la temperatura, el suministro de oxi­
geno y el potencial de hidrogeno, entre otros factores vistos en el
numeral 2.4, depende por tanto de las facies, mas que de la profundi­
dad.
Se da en la turba y aun continua en los carbones pardos blandos.
Las sustancias humicas son luego transformadas en huminita, mediante
un proceso llamado gelificacion, constituido por una serie de reac­
ciones de naturaleza fisico-coloidal.
Durante la gelificacion pueden
distinguirse dos etapas:
•
UN!VIRSIDAD NACIOIC"L D1!:
5~PE
40
C OLO~
.. ItOItI.U....
DEPTO. DE BIBLlOTE£:AS
BI BLIOTECA "En:" GOM EZ
Gelificacion bioqulmica
Se presenta durante la formacion de la turba y de los carbones par­
dos blandos
(lignitos tipo B)
y es regida par las facies, las con­
diciones de oxidacion y el suministro de iones y agua, principalmente.
Gelificacion geoqulmica
Actua sabre las huminitas en la etapa de carbonificacion correspon­
diente a los carbones pardos duros, entre los mate
A)
y
los brillantes
(subituminoso tipo C) .
(lignito tipo
Puede decirse que
marca el comienzo de la carbonificacion geoqulmica.
Para esta ge­
lificacion se requiere cierta profundidad de enterramiento
cir cierta temperatura*)
y
durante ella las llamadas huminitas de
la turba, de los carbones pardos blandos
te
(lignitos tipo A)
nes subituminosos
y
(es de­
y
de los pardos duros ma­
se convierten en la vitrinita de los carbo­
bituminosos.
A la gelificacion geoqulmica se
le llama tambien vitrinizacion.
Durante la turbidificacion los princlpales cambios flsilfoS
y
qUlmicos son:
Disminucion de la porosidad, el contenido de agua, la celu10sa 1i­
bre
y
la materia volatile
Aumenta el contenido total de carbono, la aromatizacion
y
el poder
calorHico.
* Unos 40-60°C para areas
unos 8°C/100 metros).
"ca lientes"
41
(can gradientes tennicos de
Algunos de estos cambios no se dan con igual celeridad durante todo
el proceso; aSl, por ejemplo, en las capas mas superficiales de la
~icroorganismos
turbera y gracias a la accion fuerte de los
descom­
ponedores, el material vegetal aumenta rapidamente eft contenido de
carbono.
Al cesar la accion biologica, el aumento en carbona
bide al enterramiento)
es mucho menos acelerado.
(de­
La discontinui­
dad en el cambio del contenido de carbona no 10 hace buen indicador
En cambio, propiedades tales como la
del grado de turbidificacion.
humedad y el poder calor1fico cambian rapida y uniformemente debido
al enterramiento.
AS1, estas propiedades seran buenos indicadores
del grado de turbidificacion
0
carbonificacion bioqulm;ca.
'.
No es posible ser tajantes al tratar de establecer los llmites entre
un proceso y otro
0
entre todas las condiciones que diferencian un
estado de la materia vegetal del sigu;ente
0
del precedente.
Por
ejemplo, el cambio de turba a carbones pardos parece presentarse a
una profundidad de enterramiento entre los 200 y 400 metros; las di­
ferencias basicas entre estos dos estados de la materia vegetal apa­
recen en la Tabla 7.
TABLA 7. Diferencias basicas entre turba y carbones pardos (Referen­
cia 1, p.38)
~Rango
Turba
Carbon pardo
51
Mas de 75
Generalmente nos de 60
Presente
No
Menos de 75
Generalmente mas de
60
Ausente
~~
5e puede cortar
Humedad (%)
Carbon (5LC Z' %)
Celulosa libre
42
uNIVl: }{, lL! 0
SIBL] (
te lON
I\r
R.A1
Como ya se dijo. durante la gelificacion se obtiene vitrinita. median­
te la transformacion de las huminitas.
Estas se obtuvieron de sustan­
cias humicas, formadas a su vez por la descomposicion de lignina y ce­
lulosa de las paredes de las celulas vegetales.
Por otro lado, los componentes de las plantas menos susceptibles a la
degradacion bacteriana
entre otros)
(resinas, ceras, exin as de esporas y polen,
no sufren humificacion ni gelificacion y producen lepti­
nita.
Puede concluirse entonces que en el proceso de carbonificacion
y geoqu;mica)
bon
(bio­
cada uno de los constitiuyentes microscopicos del car­
(vitrinita, liptinita
"camino de cambio".
0
exinita, inertinita),
sigue su propio
Las alteraciones en las propiedades del carbon,
a traves del proceso, se deben a la suma de los cambios sufridos por
sus componentes.
Todos tienden a ganar carbona durante dicho proce­
so pero siguiendo diferentes rutas, como se vera claramente en el te­
ma siguiente.
Carbonificacion geoqulmica
, 2.5.2
Comprende desde la formacion de los carbones sub-bituminosos hasta la
configuracion de las meta-antracitas, pasando por las etapas bitumino­
sa y antrac;tica.
La alterac i on ahora es solo f;sica y qu;mica, no
actuan los microorganismos.
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43
Al avanzar en el proceso de carbonificaci6n
(del cua1 son variables
predominantes temperatura, tiempo de enterramiento y presion)
carbones aumentan su rango
0
los
grado de transfonnaci6n a medida que ga­
nan carbona y poder calorifico y disminuye su contenido de materia
volatil*, humedad, hidr6geno y oxigeno
(Ver Figura 25).
Estos cambios son el ref1ejo de los sufridos, durante la carbonifica­
cion
(ahora veremos los correspondientes a la etapa geoquimica),
por
los componentes micropetrograficos del carbon asi:
La vitrinita, originada de las huminitas durante la etapa bioqui­
mica, cambia de manera bastante uniforme a medida que aumenta e1 -
contenido de carbon. Sin embargo pueden distinguirse cuatro cam­
bios notables: El primero, en la etapa de carbon bituminoso alto en volatiles, corresponde, en la serie de maduracion organica, al inicio en la generacion de petrol eo. El segundo, en la etapa de carbon bituminoso
~edio
en volatiles, corresponde a una gran reducci6n en el contenido de oxigeno y al fin de la generacion de petrol eo. * Consta primordialmente de la fracci6n no aromatica del carbon, es
decir compuestos alifaticos y aliciclicos.
44 l,lIID'IRRIIMR lIIJ\C IO NI'I I.,?' C.2!~
sao£:
MED. U .! :
DEP1'O DE B1BLIOTECAS
RIBLlOTECA "Ef'e" GOMEZ
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CARBO N O
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1000
PODER CALOAIFICO
Cambios en los carbones con el aumento de rango.
cia 9, pp.1l-12 .
~,·i.:·;f:..
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10
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FIGURA 25.
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zo
MATERIA VOLATIL %
45
~eferen­
1000
E1 tercer cambio se presenta entre los rangos bituminosos-antraci­
tao
Entre estos dos rangos se han reportado 1iberaciones de meta­
no hasta de 200 litros por kilogramo de carbon.
El cuarto y ultimo cambio se da al pasar a las meta-antracitas y
en el se libera un poco mas de metano.
A medida que pierde hidrogeno en forma de metano, la huminita-vi­
trinita se aromatiza mas; su reflectividad ante la luz incidente
tambien aumenta.
Por su lado, la liptinita sufre pocos cambios hasta iniciarse la
etapa geoquimica de la carbonificacion pues muchas de las sustan­
cias que la originan
y otros lipidos)
(exinas, suberinas, esporas, polen, ceras
resisten la accion bacterial y no sufren humifi­
cacion ni gelificacion.
Al pasar de carbon sub-bituminoso a bituminoso y atravesar las
etapas alto, medio y bajo en volatiles, la liptinita presenta un
gran aumento en carbono y una disminucion fuerte en volatiles.
En la etapa bituminoso bajo en volatiles
y 6pticas de la liptinita
las propiedades qUlmicas
(exinita para carbones entre sub-bitu­
minosos y meta-antraciticos)
son muy similares a las de la vitri­
nita, 10 que dificulta su diferenciacion y se tiene que ape1ar a
tratamientos qUlmicos
(disoluci6n con acidos)
para tratar de
distinguir al microscopio las estructuras de celulas y tejidos
vegetales.
46
•
UI'IJYlt~~"DIID NACIOI'IAL DE COLOMBIA
. . ,
'.
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nEPTO . DE BIBLIOTEC~