Carbonatos el Futuro de la Producción

Los carbonatos constituyen los sedimentos y rocas sedimentarias más abundantes después de los clásticos terrígenos. Los carbonatos se forman fundamentalmente por procesos químicos, bioquímicos y biológicos, en contraste con los sedimentos y rocas de origen terrígeno, los cuales se originan esencialmente por los procesos de meteorización y erosión de otras rocas preexistentes, la casi totalidad de los carbonatos se forman en el medio marino, en ambientes costeros u oceánicos tropicales donde la sedimentación clástica es mínima o no existe. Estos carbonatos se desarrollan como arrecifes, plataformas, atolones, bancos, montículos y rampas, así como en la forma de depósitos pelágicos en los océanos, para lo cual se requiere de una serie de condiciones en la formación y acumulación de estos sedimentos. En algunos ambientes lacustres de clima tropical y lagos con una evaporación alta, también se pueden formar carbonatos. Los carbonatos para su formación, bien sea, por medio de la precipitación directa o a través de los organismos cuando construyen sus caparazones y esqueletos calcáreos, dependen de la salinidad y temperatura de las aguas, del pH, de las presiones parciales del dióxido de carbono, del oxígeno disuelto, etc. El aumento de la salinidad y la temperatura, la disminución del dióxido de carbono, aumento del oxígeno y el pH alcalino, favorece la precipitación del carbonato de calcio.

Los sedimentos y rocas de carbonatos contienen más del 50% de minerales de carbonatos los cuales están compuestos por CO3 2- y uno o más cationes. La calcita (CaCO3), es el mineral más común y el componente principal de las calizas, seguido de la dolomita (CaMg (CO3)2). En conjunto estos dos minerales forman más del 90% de los minerales de carbonatos formadores de rocas durante el tiempo geológico. Las calizas y dolomitas pueden presentar cantidades variables de cuarzo, feldespatos y minerales de arcilla. En cantidades menores y de manera local se pueden encontrar minerales antigénicos como chert, yeso, anhidrita y pirita. En los carbonatos recientes los minerales comunes son la calcita y el aragonito. La calcita se divide en calcita con alto Mg (> 5% de MgCO3) y calcita con bajo Mg (< 5% de MgCO3). El aragonito y calcita con alto Mg son metaestables e invariablemente pasarán a la forma estable que es la calcita con bajo Mg. Estos minerales son formados bioquímicamente por determinados organismos, o por precipitación inorgánica formando cementos o constituyentes como los ooides y de igual forma ocurrió en el pasado geológico. Sin embargo, por su condición de minerales metaestables, los cambios diagenéticos operarán sobre el aragonito y la calcita alta en Mg adaptando una forma de mayor estabilidad. Por lo tanto todos los fósiles con caparazones o partes esqueletales, constituyentes inorgánicos y cementos de estos minerales metaestables anteriores a la parte media del Pleistoceno Medio, cambiarán a la forma estable que es la calcita con bajo Mg o simplemente calcita.

En los ambientes sedimentarios de carbonatos modernos la dolomita no es tan común como en el pasado ya que este mineral se forma básicamente por procesos de dolomitización a partir de la calcita, calcita con alto magnesio y el aragonito. Sin embargo, los modelos actuales en los cuales están desarrollando los procesos de dolomitización, como zonas de lagunas hipersalinas, sabkhas zonas de mezcla de aguas meteóricas y marinas, entre otros, han permitido comprender los procesos y formación de las dolomitas.

Los cambios diagenéticos alteran profundamente los sedimentos y organismos formados por CaCO3. La mayor parte de estos cambios ocurren en la superficie o por procesos derivados de ésta, durante las primeras etapas del soterramiento. Al modificarse la mineralogía inicial, los procesos de litificación, formación de cementos secundarios y transformación o creación de porosidad manifiestan desde el momento inicial de la depositación.

Los minerales de carbonatos se encuentran en numerosos ambientes sedimentarios algunos terrestres, pero es en los medios marinos tropicales donde presentan una gran abundancia, tanto en el presente como pasado geológico, representando un excelente indicador paleoclimático. Los minerales de carbonato se forman a partir de las aguas saturadas en carbonato por procesos bioquímicos desarrollando las partes esqueletales y conchas de los organismos calcáreos, así como por precipitación química de aguas sobresaturadas formando laminaciones concéntricas o radiales (ooides), y en ambientes con alta evaporación o en las paredes de cuevas y cavernas por disminución rápida del CO2 (estalagtitas y estalagmitas).

Las calizas y dolomitas representan entre 1/5 a 1/6 del global de los sedimentos y rocas sedimentarias y de éstas se puede conocer, más que de cualquier otro grupo de rocas sedimentarias, acerca de la evolución geológica de la superficie de la Tierra. Las partículas sedimentarias y la textura depositacional de las calizas son indicativas de ambientes, facies, energía de la corriente, factores de erosión, etc. Los fósiles de las calizas representan la evolución de los organismos, paleoambientes, paleoclimas y cambios del nivel del mar, desde el precámbrico hasta nuestros días. La composición química de calizas y dolomitas y el contenido de los fósiles, indican las características fisicoquímicas de los fluidos y del medio ambiente y las condiciones de temperatura, salinidad, profundidad de las aguas, oxigenación, etc.

Las clasificaciones de carbonatos presentan un mayor grado de complejidad que las utilizadas para sedimentos clásticos como las areniscas. Más que las características texturales o composición química, la textura depositacional, génesis y reconocimientos de los constituyentes, son necesarios para una buena clasificación. La amplia variedad de porosidades, origen y modificación de éstas, así como su relación con los ambientes depositacionales iníciales y etapas del soterramiento, crean en los carbonatos un tema de discusión inagotable.

Por medio de mediciones isotópicas con el oxígeno que utilizan los organismos calcáreos, principalmente algunas especies de foraminíferos planctónicos, se obtienen valores de paleotemperaturas y estados de glaciación e interglaciación. De esta forma se han desarrollado curvas de cambios de nivel del mar, principalmente durante el Terciario y Cuaternario.

Las calizas y dolomitas generalmente constituyen acuíferos y depósitos de hidrocarburos, así como yacimientos de cinc, plomo, plata y mercurio. Como reservorios importantes de hidrocarburos representan aproximadamente un 50% de los depósitos del mundo. En los yacimientos del Golfo Pérsico y en México la mayor parte de los depósitos de hidrocarburos se encuentran almacenados en calizas y dolomitas. También hay importantes reservorios en el Cretácico Inferior en algunas regiones de los Estados Unidos (principalmente en Texas), así como en diversas facies calcáreas del Paleozoico en Canadá y Estados Unidos. En el norte de África, principalmente Libia y Argelia se encuentran yacimientos de hidrocarburos en carbonatos, así como en el sur de Rusia. En Venezuela la mayor parte de los depósitos corresponden a facies de areniscas, pero yacimientos importante calizas y dolomitas se encuentran en el Cretácico Inferior de la cuenca del Lago de Maracaibo, frente de Perijá y zonas de llanuras de marea de la región de Barinas (Cenomaniense). Algunas calizas se pueden utilizar en la industria química como fuente de CaO, así como para la producción de cemento y el uso en la industria de la construcción.