Agrupamento de Escolas de Proença-a-Nova

Biologia e Geologia

11º Ano

Resumo

ROCHAS SEDIMENTARES: CARVÃO E PETRÓLEO

Incluídas nas rochas sedimentares biogénicas, ou também conhecidas por

quimiobiogénicas, o carvão e o petróleo, devido a sua aplicação na sociedade actual são de

importância crucial. Uma vez que representam uma das principais fontes de energias não

renováveis é muito importante saber a forma como se formam e de que forma se pode

rentabilizar o seu uso ao máximo.

Embora o petróleo não seja, no sentido comum, uma rocha uma vez que é líquido, ele

encontra-se exclusivamente no interior de rochas sedimentares e forma-se a partir de

sedimentos biogénicos, pelo que normalmente é estudado pela área da geologia sedimentar.

Por que razão deviam o carvão e o petróleo serem estudadas pela paleontologia?

Ao examinar este tipo de material é

frequente encontrar vestígios de plantas ou

mesmo microfósseis de algas. Verifica-se que o

material original deste material proveio de seres

vivos, principalmente de seres fotossintéticos.

Estes seres vivos convertem a energia

lumiosa em energia química armazenada em

compostos orgânicos, sobre algumas condições

algum deste material gera carvão ou petróleo,

que ao ser queimado é uma importante fonte

de energia. Como quando se queima carvão

ou petróleo estamos a mobilizar energia que

foi armazenada há milhões de anos

designamo-los como combustíveis fósseis.

A formação dos combustíveis fósseis

ocorre em condições muito específicas sendo

a característica mais marcante o facto de

serem ambiente anaeróbios. Nas bacias onde

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se formam à medida que ocorre a sedimentação, devido a fenómenos tectónicos, o fundo

experimenta movimentos de subsidência, ou seja, vai progressivamente ficando com maiores

profundidades.

Em consequência desse rebaixamento, as camadas sedimentares também

aprofundam, ficando num ambiente privado de oxigénio. Neste ambiente, os detritos

orgânicos são transformados faseadamente por acção de microrganismos anaeróbios e,

posteriormente, por acção das novas condições de temperatura e pressão.

Carvão

O carvão inicia-se como uma camada de matéria orgânica de origem vegetal (plantas

tropicais e subtropicais dos períodos Carbonífero e Permico) que se acumula no fundo de uma

coluna de água, normalmente pântanos. Para que o processo se desencadeie a matéria vegetal

tem que ser protegido da biodegradação e oxigenação, normalmente por lama ou água ácida.

Desta forma ocorre a preservação de carbono atmosférico capturado pelas plantas, durante o

ciclo de Calvin.

Segundo a visão clássica, da formação do carvão, os depósitos carboníferos formam-se

a partir de restos de plantas acumuladas em pântanos, que se decompuseram parcialmente,

levando a formação de uma camada

denominada de turfa. A elevação do nível do

mar ou o rebaixamento do solo provocam o

afundamento dessas camadas sob sedimentos

marinhos cujo peso comprime a turfa. À

medida que afunda aumenta a pressão e a

temperatura, que comprimem e alteram

quimicamente a turfa, além disso sob acção de

bactérias anaeróbias forma-se uma pasta na qual se podem reconhecer em maior ou menor

grau os restos vegetais. Estes carvões que têm origem nesta pasta vegetal denominam-se de

carvões húmicos.

À medida que o processo prossegue a acumulação de substâncias tóxicas libertadas

pelas bactérias leva a sua própria morte. A compressão pelas camadas superiores leva a que

ocorra a saída de água e substâncias voláteis levando a um aumento relativo de carbono na

pasta. Este processo que leva a um aumento da concentração de carbono denomina-se de

incarbonatação. Dependendo do grau de incarbonatação formam-se tipos diferentes de

carvão, obviamente que quanto mais intenso for o processo maior vai ser o concentração de

carbono, maior é o seu grau energético, mas também mais próximo de uma rocha se encontra.

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Assim o carvão é classificado de acordo com os seguintes parâmetros: propriedade

físico-químicas, cor, brilho, densidade, dureza e relação entre quantidade carbono e

substâncias voláteis. Assim temos os seguintes tipos de

carvões:

Lenhite ou lignite – é um tipo de carvão com

elevado teor de carbono na sua constituição (65 a 75%). A

sua cor é acastanhada e encontra-se geralmente, mais à

superfície, por ter sofrido menor pressão. A sua extracção é

relativamente fácil e pouco dispendiosa. Quando queima

origina muita cinza. Em termos geológicos é um carvão

recente. Trata-se do único tipo de carvão estritamente biológico e fóssil, formado por matéria

orgânica vegetal.

Carvão betuminoso ou hulha - um tipo de carvão

mineral que contém betume. O teor de carbono da hulha

encontra-se entre os 60 e 80%. A hulha foi a mola propulsora

da indústria do século XIX, durante a chamada revolução

industrial, sendo substituída pelo petróleo no século XX.

Antracite - é uma variedade compacta e dura do

mineral carvão que possui brilho intenso. Difere do carvão

betuminoso por conter pouco ou nenhum betume, o que faz

com que arda com uma chama quase invisível. Os espécimes

mais puros são compostos quase inteiramente por carbono.

A antracite é criada por metamorfismo e está associado às

rochas metamórficas, da mesma forma que o carvão

betuminoso está associado às rochas sedimentares. Este é o

carvão com maior percentagem de carbono podendo atingir

cerca de 90% do seu peso total. Uma vez que o aumento de

teor de carbono depende da idade e das condições de pressão e de temperatura a que

estiveram sujeitos, assim a antracite representa os carvões mais antigos de todos.

É normal numa coluna estratigráfica encontrar uma alternância entre estratos de

carvão com estratos terrígenos. Em períodos de subsidência lenta ou pouco intensa é normal

formarem-se estratos de carbono devido a abundância de detritos orgânicos. Por seu lado se o

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processo de subsidência for rápido, não há tempo para a formação de estratos espessos de

matéria orgânica e como tal não ocorre a formação de carvão, mas antes estratos terrígenos.

Petróleo

Os produtos petrolíferos naturais incluem

materiais gasosos, líquidos e sólidos nas condições

normais de pressão e de temperatura. Os produtos

sólidos designam-se de asfaltos ou betumes, os líquidos

por petróleo bruto ou nafta e os gasosos por gás natural.

Este combustível fóssil deriva de matéria organiza

fossilizada, como por exemplo de zooplancton e algas.

Grandes quantidades desse material deposita-se no

fundo dos oceanos e lagos misturando-se com

sedimentos e sendo enterrados em condições anóxidas.

Com a consequente deposição de mais camadas

superficiais, este material experimenta condições de

pressão e temperatura crescentes levando a mudanças na matéria orgânica, passando a um

material ceroso (rica em lípidos) denominado de querogênio. Este material se sujeito a mais

calor e pressão origina hidrocarbonetos líquidos e gasosos altamente energéticos num

processo denominado de catagénese. Assim o petróleo forma-se a partir de pirolises de

hidrocarbonetos através de um conjunto

de reacções endotérmicas a altas

temperaturas e pressões . Alguns geólogos

afirmam que o petróleo só se forma

dentro de uma “janela de temperaturas”,

se a temperatura for inferior do que o

limite mínimo a matéria não passa de

querogênio, mas se for maior do que o

limite máximo passa todo a gás natural

podendo escapar-se das rochas.

Assim para que o petróleo se forme são necessárias três condições: uma rocha-mãe

rica em hidrogenocarbonatos, pressão e temperaturas elevadas de forma a “cozinhar” o

hidrogenocarbonato a óleo; uma rocha-armazém ou rocha-reservatório, que tem que ser

porosa e permeavel onde o óleo se acumula; e uma rocha-cobertura ou outro mecanismo que

impesa que o óleo se escape para a superfície.

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À medida que a rocha-mãe é

pressionada, e uma vez que os

hidrocarbonetos líquidos são menos

densos que a água e rocha, o óleo sobe

pela rocha porosa ficando ai aprisionada,

se por cima dele exisitir uma rocha-

cobertura (normalmente ricas em argila), formando um reservatório. No entanto este

processo é influenciado por águas subterrâneas que ao circularem podem levar o petróleo

para outras zonas onde na ausência de rochas sobrejacentes impermeáveis afloram à

superfície.

Dentro dos reservatórios os produtos resultantes do processo de formação do

petróleo tendem a organizar-se em três camadas. Em baixo, mais denso, água normalmente

salgada e que pode ser um remanescente da que ficou impregnada nos sedimentos; no meio,

menos denso que a água e que a

rocha, crude ou petróleo bruto;

e finalmente, no topo destas

duas camadas, gás natural.

Ao conjunto das rochas-

mãe, rocha-reservatório e rocha-

cobertura constituem uma

armadilha de petróleo.

Após a extracção do

petróleo bruto este é

processado em refinarias que

realizam uma destilação em

colunas de fraccionamento.

Como se pode verificar o

petróleo leva milhões de anos a

produzir-se e apenas sobre condições muito específicas, pelo que se torna um bem raro. Dada

a dependência da sociedade actual nesta matéria, torna-se evidente a necessidade de

maximar a o rendimento da sua utilização. A sua exploração pode ser extremamente

dispendiosa pois na maior parte dos casos os reservatórios encontram-se nas camadas

sedimentares dos fundos oceânicos, sendo necessários meios técnicos muito complexos.

As estimativas sobre a quantidade e durabilidade de petróleo são muito diversas, as

mais conservadoras

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apontam para mais 50 anos, no entanto estas baseam-se em técnicas de prospecção muito

antiquadas, pelo que graças as novas tecnologias de detecção remota têm-se descoberto

novos reservatórios.

Em Portugal foram descoberta algumas zonas onde possivelmente existem reservas, segundo

as autoridades “interessantes”, passíveis de serem exploradas na Bacia Lusitânica (centro-

oeste, entre Coimbra e Lisboa e ao sul da Bacia do Porto).

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