La mayor parte del petróleo que conocemos se forma fundamentalmente a partir de zooplancton y fitoplancton marino que murió y se sedimentó junto con arcillas en los fondos marinos en unas condiciones de falta de oxígeno (anoxia).
Esto hace que la materia orgánica de estos organismos no se descomponga y que sea enterrada gradualmente al continuar la sedimentación en estas cuencas marinas.
Zooplancton. Especie no identificada de copepoda. Imagen de Uwe Kils – English Wikipedia. CC BY-SA 3.0
Presión y temperatura
Con el enterramiento aumentan también la presión y la temperatura. Los sedimentos arcillosos que contienen la materia orgánica se trasforman en una roca que llamamos lutita.
Hay que imaginarse que esto en algunas ocasiones se ha producido a escala planetaria y ha generado capas de decenas o centenares de metros de espesor con porcentajes de materia orgánica que pueden superar el 10%.
Capas de lutitas y margas de origen marino con contenidos altos de materia orgánica. Cuenca de Jaca, Pirineo Oscense. Imagen de Javier Elez.
En ocasiones, estos mismos procesos se han dado en lagos de gran tamaño, que atraparon cantidades importantes de materia orgánica en los sedimentos de su fondo, generando condiciones similares (más reducidas en tamaño) a las producidas en las cuencas marinas.
Cuando los contenidos en materia orgánica son altos y la roca es capaz de generar hidrocarburos, se la suele denominar informalmente roca madre (hot shale o black shale en terminología anglosajona).
El incremento de presión, pero sobre todo el de temperatura, hace que la materia orgánica (CHONP) se transforme en petróleo.
Esto ocurre en una ventana de temperaturas pequeña que va desde los 50 a los 150ºC, ya que:
Por encima (175º C), el petróleo termina desnaturalizándose y transformándose primero en gas y después en carbono.
Y por debajo de 50ºC no existe transformación.
Sondeo para la explotación de petróleo. El testigo recuperado está teñido de negro por el crudo. Imagen cedida por Israel Polonio.
Como ves, las condiciones ambientales globales y geológicas para que se formen esas rocas que contienen tanta cantidad de materia orgánica son complejas:
Anoxia en los océanos (poco oxígeno).
Alta productividad biótica (mucha vida).
Sedimentación de arcillas.
Enterramiento.
Incremento de presión y temperatura.
Sin embargo, estas situaciones las hemos tenido reiteradas veces a lo largo de la evolución del planeta (en repetidas ocasiones durante los periodos Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico).
Las condiciones para la formación de petróleo se han dado repetidas veces a lo largo de la historia de la Tierra, en el Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico. Descubre cuánto abarcan estas eras en la Tabla Cronoestratrigráfica Internacional.
Y en ocasiones han afectado a gran parte del planeta al mismo tiempo; por eso hay petróleo en tantos lugares diferentes del mundo.
Las condiciones ambientales globales y geológicas favorables para la formación del petróleo se han dado muchas veces a escala planetaria. En este gráfico se puede ver la producción de petróleo en todo el mundo en el año 2019, lo que da una idea de su distribución global. Fuente de los datos: BP Statistical Review of World Energy; gráfico: https://ourworldindata.org/fossil-fuels.
Petróleo de origen vegetal
En menor cantidad también hay una serie de hidrocarburos que vienen derivados del enterramiento de materia orgánica de origen vegetal continental (árboles y similares).
El ejemplo típico: en zonas de desembocadura de ríos en deltas en las que el rio arrastra la vegetación y la acumula en zonas preferentes junto con los sedimentos del delta. Sabemos que este proceso, aunque tiene un alcance geográfico menor, también se ha producido innumerables ocasiones a lo largo de la historia del planeta.
¿En cuánto tiempo se forma el petróleo?
Es difícil saber cuánto tiempo se necesita para que tenga lugar la transformación de la materia orgánica en petróleo, ya que el tiempo geológico es un elemento que no podemos simular en un laboratorio. Pero habitualmente hablamos de cientos de miles a millones de años.
Muestras tomadas de sondeos de exploración de hidrocarburos teñidas de negro en donde destaca la materia orgánica, el petróleo. De Israel Polonio.Muestras tomadas de sondeos de exploración de hidrocarburos bajo luz ultravioleta en donde destaca la materia orgánica, el petróleo. De Israel Polonio.Muestras tomadas de sondeos de exploración de hidrocarburos teñidas de negro (arriba) y bajo luz ultravioleta (abajo) en donde destaca la materia orgánica, el petróleo. Imágenes proporcionadas por Israel Polonio.
– Una de las particularidades de la Geología como ciencia es que es una ciencia histórica.
– ¿Qué quiere decir esto?
– Que los procesos que estudiamos y que son responsables de la dinámica de nuestro planeta se han dado en un espacio y sucesión temporal determinados.
Este orden es muy relevante, ya que mucho de lo que acontece en un momento dado suele estar fuertemente condicionado por su pasado más o menos inmediato.
¿Cómo entendemos el tiempo en los procesos geológicos?
Por lo general, en el imaginario colectivo se entiende que los procesos geológicos son todos lentos, que requieren de mucho tiempo (millones de años) para tener lugar y que solo el paso del tiempo constante y tenaz es capaz de generar cambios significativos en el planeta.
Pero esto no es así, necesariamente. Por ejemplo, la erupción de La Palma ha durado poco más de dos meses y sin embargo ha cambiado significativamente la topografía de un sector de la isla para los próximos miles de años.
Recopilatorio diario visual del volcán de la erupción de Cumbre Vieja, La Palma. IGME.
Es por eso que queríamos explicar aquí cómo se entiende el tiempo en Geología ⤵️.
Procesos lentos vs. rápidos
Es cierto que algunos procesos son constantes, progresivos y lentos. Y que necesitan de millones de años para que se observen los efectos. Por ejemplo:
Pero muchos otros son (extremadamente) rápidos. Por ejemplo:
Un terremoto puede cambiar la posición y topografía de una zona concreta del planeta en cuestión de minutos.
En los fondos marinos más profundos y tranquilos puede producirse sedimentación que registre decenas de millones de años de forma continua. Pero en otros contextos es muy habitual encontrarnos en el registro geológico sedimentos de fenómenos de tormenta, tsunamis, explosiones volcánicas, etc. que sabemos que solo pudieron durar unas pocas horas o minutos.
Además, que un proceso necesite de millones de años para culminar, como la formación de cordilleras, no quiere decir necesariamente que se produzca de forma lenta y pausada. Puede desarrollarse a pulsos, acelerando y desacelerando en función de un número importante de variables.
Tiempos diferentes, resultados similares
El mismo proceso se puede dar en intervalos temporales diferentesdando lugar a resultados muy similares.
Por ejemplo, los volcanes pueden estar activos durante millones de años, pero a veces hay edificios volcánicos pequeños que comienzan a funcionar en pocas semanas. De igual forma, su desaparición puede ser lenta y progresiva por erosión o corta y violenta si explotan.
También es posible encontrar sedimentos continuos de fondos tranquilos de lagos que abarcan solo unas pocas decenas de miles de años (los lagos se llenan rápidamente de sedimentos). En contraposición a los sedimentos de fondos marinos profundos que hemos comentado y que pueden abarcar decenas de millones de años.
Procesos únicos vs. procesos cíclicos
Algunos procesos son únicos y otros cíclicos, con independencia de su duración. Por ejemplo:
El clima ha ido oscilando de glaciación a deglaciación de forma cíclica (y por causas perfectamente conocidas) a lo largo de los últimos 2,5 millones de años (periodo Cuaternario) unas 55 veces.
Curva del nivel del mar y estadios isotópicos marinos (MIS) en los diferentes ciclos glaciares-interglaciares durante los últimos 200.000 años. Figura incluida en el artículo El Periodo Cuaternario: La Historia Geológica de la Prehistoria, de Silva, P.G.; Bardají, T.; Roquero, E.; Baena-Preysler, J.;Cearreta, A.; Rodríguez-Pascua, M.A.; Rosas, A.;Cari Zazo; Goy, J.L.
Sin embargo, la formación de los océanos, probablemente a partir de un bombardeo de cometas de hielo procedentes de los márgenes exteriores del sistema solar, es un proceso único e irrepetible.
Interacción y condicionamiento
Y además el conjunto de procesos interacciona entre sí, de forma que unos procesos y sus resultados condicionan a otros y su desarrollo. En general, los intervalos temporales de los procesos se mezclan e interfieren entre ellos:
La evolución de unas especies en otras puede ser un fenómeno lento y progresivo. O completamente súbito por causas puramente evolutivas. A esto último lo llamamos radiación adaptativa.
Sin embargo, un fenómeno puntual como el impacto de un meteoritopuede causar extinciones masivas y en cuestión de pocos años cambiar completamente la distribución de fauna a nivel planetario (sí, por ejemplo el de los dinosaurios, pero a diversas escalas hay muchos más ejemplos de meteoritos y extinciones).
El sesgo de conocimiento en Geología
Además, tenemos un sesgo de conocimiento en función de los datos de los que disponemos y sus márgenes de error.
Muchas de las rocas más antiguas del planeta han sido destruidas (recicladas) en lo que conocemos como ciclo de Wilson. Por lo tanto, hay un mayor volumen de roca que se conserva de épocas recientes, de manera que somos capaces de identificar muchos (pero muchos) más procesos y fenómenos cuanto más nos acercamos al presente. De la última parte de la evolución del planeta incluso tenemos las formas relictas (heredadas, que se formaron en épocas pasadas) de fenómenos que ya no existen y que nos ayudan también a caracterizar el pasado. Por ejemplo, los circos glaciares de Gredos y de todo el Sistema Central: ya no existen los glaciares que los originaron, pero sí sus huellas.
Laguna glaciar de El Duque, en Solana de Ávila, Ávila. Imagen de Gabriel Castilla.
Y no menos importante: los métodos de datación absoluta de los que disponemos (los que nos dan edades numéricas) tienen en general mayor precisión cuanto más nos acercamos al presente, de forma que:
Dataciones de hace más de 3000 millones de años pueden tener márgenes de error de más/menos 200 millones de años.
Y dataciones de hace 3000 años pueden tener márgenes de error de más/menos 250 años.
Desafortunadamente, a día de hoy no es posible modelizar en laboratorio cómo afecta el parámetro tiempo a los distintos procesos y materiales geológicos. Y por eso no tenemos más remedio que «imaginarnos» el tiempo, que como has visto es un parámetro escurridizo.
Próximamente: Cómo entender la tabla del tiempo geológico
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