Geologia do Petróleo: Querogênio

Após a matéria orgânica ser incorporada nos sedimentos e submetida a pequenas profundidades e baixas temperaturas (até 1000 m e 50º C), ela passa por uma série de transformações denominada diagênese, dentre elas podemos citar alguns processo geológicos (físicos, químicos e biológicos) como desidratação, cimentação, compactação, dissolução e reações minerais , levando, geralmente, a transformação destes em rochas sedimentares (litificação).

O produto final do processo de diagênese é o querogênio, definido como a fração insolúvel da matéria orgânica presente nas rochas sedimentares. Com a subsidência da bacia sedimentar em que se da a acumulação da matéria orgânica, esta é, gradualmente, submetida a temperaturas mais elevadas transformando-se, por decomposição das suas pesadas e complexas moléculas, em hidrocarbonetos mais simples, o petróleo.

As rochas ricas em querogênio, em geral rochas clásticas finas (xistos betuminosos) ou carbonatos (calcários e margas betuminosas), são conhecidos por rochas-mãe ou rochas geradoras porque é nelas que se dá a geração do petróleo. A transformação começa por volta dos 50 – 65º C (1200 a 1500 m de profundidade), dependendo do tipo de querogênio.

O querogênio é a forma mais importante de ocorrência de carbono orgânico na Terra, sendo 1000 vezes mais abundante do que o carvão e o petróleo somados. Quimicamente é uma macromolécula tridimensional constituída por ‘’núcleos’’ aromáticos (camadas paralelas de anéis aromáticos condensados), ligados por ‘’pontes’’ de cadeias alifáticas lineares ou ramificadas.

Além do querogênio, também há uma fração solúvel, composta por hidrocarbonetos e não-hidrocarbonetos derivados de biopolímeros pouco alterados (polímeros produzidos por seres vivos), denominado betume. Pelo microscópio normalmente é possível identificar resíduos da matéria orgânica original, tais como tecidos vegetais, pólens e esporos, colônias de algas, etc. Em muitos casos, entretanto, o processo de diagênese pode extinguir a estrutura original, o que resulta a formação de um querogênio amorfo (sem forma).

Tipos de Querogênio

A proporção entre os três elementos mais abundantes no querogênio (C, H e O) varia consideravelmente em função da origem e evolução da matéria orgânica. Com base nas razões H/C e O/C e em dados químicos e petrográficos é possível classificar os querogênios como dos tipos I, II e III:

– Tipo I: Derivado de matéria orgânica amorfa (algas planctônicas); + 50% lipídios, constituído predominantemente por cadeias abertas, com poucos núcleos aromáticos. Rico em hidrogênio (alta razão H/C), elevado potencial para gerar HC líquido. Normalmente encontrado em rochas geradoras depositadas em ambiente lacustre.

-Tipo II: Derivado de matéria orgânica herbácea (polens, esporos); + 40% lipídios, contém uma maior proporção de núcleos aromáticos, anéis naftênicos e grupos funcionais oxigenados. Consequentemente, é mais pobre em hidrogênio e mais rico em oxigênio do que o querogênio do tipo I, regular/bom potencial para gerar HC líquido. Geralmente derivado de matéria orgânica de origem marinha.

-Tipo III: Derivado de matéria orgânica lenhosa (vegetais superiores); é constituído predominantemente por núcleos aromáticos e funções oxigenadas, como poucas cadeias alifáticas. Apresenta baixos valores para a razão H/C e altos valores de O/C, logo, potencial desprezível para gerar óleo e alto potencial gerador de gás. Derivado de matéria orgânica de origem terrestre, este tipo é frequentemente encontrado em rochas geradoras depositadas em ambiente marinho deltaico.

Assim, um óleo derivado de um querogênio do tipo I apresenta uma elevada abundância relativa de compostos alifáticos, enquanto um óleo proveniente de um querogênio do tipo II possui em geral um maior conteúdo de enxofre.

O querogênio do tipo I possui o maior potencial para geração de petróleo, seguido pelo tipo II, com um potencial moderado para a geração de óleo e gás, e pelo tipo III, que possui um baixo potencial para a geração de óleo.

Nas rochas sedimentares, além dos mencionados acima, também pode ocorrer o querogênio residual (ou inerte), derivado de matéria orgânica intensamente retrabalhada e oxidada. Com baixíssimo conteúdo de hidrogênio e abundância de oxigênio, apresenta potencial para a geração de hidrocarbonetos.

Estágios de formação do petróleo

O petróleo é formado por uma mistura complexa de hidrocarbonetos e heterocompostos (não hidrocarbonetos). Hidrocarbonetos são compostos formados quase que exclusivamente de hidrogênio e carbono. A maioria dos petróleos contém mais de 90% de hidrocarbonetos.

O conteúdo de enxofre no petróleo varia desde frações centesimais até mais de 5%. Os petróleos de maior densidade normalmente são mais ricos em enxofre. O teor de oxigênio nos petróleos é geralmente inferior a 2% e seus compostos principais são ácidos carboxílicos e fenóis.

A origem do petróleo é um dos mistérios mais bem guardados pela natureza, existindo duas linhas teóricas para a explicação de sua formação. As primeiras teorias que procuraram explicar a ocorrência do petróleo supunham uma origem inorgânica, a partir de reações que ocorreriam no manto. Ainda hoje existem autores que defendem uma origem inorgânica para o petróleo, seja a partir da polimerização do metano proveniente do manto e migrado através de falhas, e que encontrariam condições favoráveis à sua ocorrência nas zonas de subducção.

Até 65ºC: Diagênese – Atividade bacteriana que provoca a reorganização celular e transforma a matéria orgânica em querogênio. O produto gerado é o metano bioquímico ou biogênico.

De 65ºC até 165ºC: Catagênese – Quebra das moléculas de querogênio. Resulta na formação sucessiva de óleo, condensado e gás úmido.

De 165ºC até 210ºC: Metagênese – Quebra das moléculas de hidrocarbonetos condensados. O produto gerado é gás seco (metano) e um resíduo carbonoso. Este estágio corresponde ao início do metamorfismo (facies xisto-verde).

Ultrapassando 210ºC: Metamorfismo – Degradação do hidrocarboneto gerado deixando como remanescente gás carbônico e algum resíduo de gás metano.

Saiba mais sobre as características necessárias para a formação de um reservatório de petróleo em nosso post Sistema Petrolífero.

Referências

https://albertowj.files.wordpress.com/2010/03/geologia_do_petroleo.pdf. Geologia do Petróleo. Acesso em 21 de janeiro de 2020.

http://www.dct.uminho.pt/geoforum/resumo_pacheco.html. A formação das jazidas de petróleo e a sua pesquisa. Acesso em 21 de janeiro de 2020.

https://docplayer.com.br/12283423-Universidade-federal-da-bahia-instituto-de-geociencias-curso-de-geologia.html. Rochas Geradoras e seus biomarcadores: Uma revisão bibliográfica com ênfase nas bacias da costa leste brasileira. Acesso em 21 de janeiro de 2020.

MAALMANN, I. Historical Survey of Nuclear Non-proliferation in Estonia.¹

THOMAS, J. E. (Org.) Fundamentos de engenharia de petróleo. Rio de Janeiro: Interciência, 2004.

TISSOT, B.P. & WELTE, D.H. Petroleum Formation and Occurrence. Springer-Verlag, Berlin, 2 ed., 1984. 699p.