carbon - Universidad Nacional de Colombia

CARBON:
ORIGEN, COMPOSICION Y ALGUNAS CARACTERISTICAS DE SUS YACIMIENTOS MIGUEL ANGEL SIERRA BAENA -
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UNIVERSID.A.D NACIONAL -DE COLOMBIA SECCIONAL DE MEDELLIN FACULTAD DE MINAS DEPARTAMENTO DE RECURSOS MINERALES UNAL-Medellin
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DE BtBLlOTECAS
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TABLA DE CONTENIDO
p.
LISTADO DE TAB LAS
vi
LISTADO DE FIGURAS
vii
LISTADO DE ABREVIATURAS Y SIMBOLOS
x
ItlTRODUC CION
1
1.
COMPOSICION PETROGRAFICA DEL CARBON 2
1.1
FUNDAt1ENTOS I 2
1.2
COMPOSICION MACROPETROGRAFICA ·
I
3
1.3
. COMPOSICION MICROPETROGRAFICA.
1. 3.1 Pulidos de granos
1. 3. 2 Observacion microscopica
3
3
6
2.
GENESIS DEL CARBON,
28
2.1
INTRODUCCION
28
2.2
FACTORES NECESARIOS PARA LA FORMACION DE TURBERAS Y, CONSECUENTEMENTE, DE MANTOS DE CARBON 28
2.3
CICLO DE DEPOSITACION Y FORMACION DE MANTOS DE CARBON
29
2. 4
2.4.1
2.4.2
SEDIMENTOS Y FACIES DEL CARBON Ciclo de los sedi~entos
Facies del carbon 30
30
2.5
2.5.1
2.5.2
2.5.3
31
CARBONIFICACION
Turbidificacion
Carbonificacion geoqulmlca
Parametros usados en la determinacion del rango
de carbonificacion
2.5.4 Medicion de reflectancia en vitrinita
38
39
43
0
grado
48
49
3.
YACIMIENTOS DE CARBON
54
3.1
CLASES Y DIMENSIONES DE LOS YACIMIENTQS DE CARBON
54
3.2
INTERCALACIONES E INCLUSIONES
55
3.3
3.3.1
3.3.2
Rocas del techo Rocas de piso E~
LOS MANTOS DE CARBON
ROCA CAJA DE LOS MANTOS 57
57
58
iv
UNlVERSlDAD NACIONAL
BIBLIOTEC CENTRAL
p.
3.4
t,10DIFICACIONES ENDOGENAS DE LOS MANTOS DE CARBON
59
3.5
~10DIFICACIONES
59
EXOGENAS
REFERENCIAS
61
"
..'... ::' .....
" .... :_.' .'::.
,.,.;,
. .1 "
, .' ~
.\ "
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'.
v
LISTADO DE TAB LAS
Tabla p.
sapro~elicos.
1. Litotipos de carbones humicos y
2. Macerales y grupos de macerales para carbones de rango alto (subituminosos - antracitas).
11 3. Resultados del Analisis de Macerales de un Carbon de Boyaca.
23 4. Tipos de microlitotipos.
24 5. Tipos de carbomineritas, mineritas.
26 6. Resultados del Analisis de Microlitotipos, Carbomineri­
tas y Mineritas en un carbon del Valle.
27 Diferencias basicas entre turba y carbones pardos.
42 7. 4
8
UNIVItRSID.... D N .... C IO NAI.. DE COLOMBIA
.
vi
stDt. M'f O I! LLIf'C
DEPTO, DE BIBLlOTECAS
BIBUO"rECA "ErE" GOM EZ
LISTADO DE FIGURAS
nota: Todas las microfotografias son tomadas a pulidos,
con luz reflejada e inmersion en aceite.
Figura 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. p.
Minerales lnter-estratificados con Vitrinita. Observen­
se minerales arcillosos (centro), piritas y cuarzo. Car­
bon de Amag~, 320X. Referencia ~ p.57.
7
Amag~,
Nodulo de carbonato en Vitrinita (Telinita); Carbon de
320X. Referencia 3, p.44.
7
Cuarzo (centro izquierda) y Oxido de Hierro (centro de­
recha) en resina epoxica; carbon de Amaga, 320X. Referen­
cia 4, p.201.
8
Pirita diseminada en resina epoxica; Carbon de
320X. Referencia 4, p.199.
Amag~,
8
Diferencia, en cuanto a brillo y tono, entre los grupos
de macerales; 300X. Referencia I, p.88.
10
Tipos de Colinita: gelocolinita (g), desmocolinita (d),
Telocolinita (t), corpocolinita (c). A: Carbon Alto en
Volatiles de Turquia, 100X. B: Carbon Bituminoso Alto
en Volatiles del Ruhr, 500X. C: Carbon Bituminoso, Alto
en Vol~tiles del Ruhr, 180X. D: Carbon Bituminoso Alto
en Volatiles de Illinois, 420X. E: Muestra del periodo
Carbonifero, 200X. F: Carbon"Sub-bituminoso del distri­
to de Kushiro, 500X. Referencia I, pp.94, 236 y 240.
10
Formas tipicas de Telinita. A: Carbon Frances 110X,
Referencia 14. B: Muestra de Carbon Alto en Volatiles
del distrito de Ishikari, 440X. C: Muestra de un Car­
bon Alto en Volatiles del Ruhr, 350X. Referencia I, pp.
42 Y 250.
12
vii
Figura
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
p.
Vitrodetrinita en matriz de gelocolinita; earbon Bitu­
minoso Alto en Volatiles del Ruhr, 500X. Referencia
1, p.94.
12
Crass;cut;n;ta (parte superior) y concreciones de pi­
rita (centro izquierda), en Vitrinita. Muestra obte­
nida con la mezcla de carbones de Amaga y de Cali,
320X. Referencia 4, p.201.
14
Tenuicutinitas (parte superior), esporinitas (S) e
inertodetrinitas (i), en matriz de desmocolinita. Car­
bon de la Cuenca de Amaga, 320X. Referencia 4, p.198.
14
Resinitas (centro y derecha) y esclerotinitas (izquier­
da) en matriz vitrinitica. Carbon de Amaga,320 aumentos.
Referencia 4, p.193.
15
Esporinitas. Tenuiesporas en la columna izquierda;
crassiesporas en la derecha. Carbones Altos en Volati­
les del Ruhr y 1000X, en ambos casos. Referencia 1, p.104
15
Corpocolinitas, rodeadas de esporinitas e inertodetri­
nita, en desmocolinita. Carbon de Amaga, 320 aumentos.
Referencia 4, p.195.
16
A: Alginita (a) en un carbon sapropelico de Rusia, 440X.
B: Liptodetrinita (1) y resinita (r) en un carbon de
Iran, 210X. Referencia 1, p.262.
16
Esclerota fracturada y rodeada de esclerotinitas y re­
sinitas, en matriz vitrinitica. Carbon de Amaga, 320X.
Referencia 4, p.195.
16
Esclerotinitas brandonianas (centro-derecha) y esclero­
cios (extremos superior derechb e inferior izquierdo).
La fractura transversal esta llena de Cuarzo. Las es­
clerotinitas del extremo inferior izquierdo presentan
reemplazamientos de pirita. Carbon de Amaga, 320X. Re­
ferencia 4, p.192.
17
Esclerotinitas (Teleutoesporas 0 esporas invernales de
hongos) en desmocolinita. Muestra obtenida con la mez­
cla de carbones de Amaga y de Cali. 320X, Referencia
4, p.200.
17
Esclerotinita - Plectenchyma - (E), en matriz vitrini­
tica. Muestra obtenida con mezcla de carbones de Ama­
gao 320X. Referencia 4~ p.197.
18'
vii i
Figura 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. p.
A: Micrinita (muchos puntos brillantes) de un carbon Alto en Volatiles del Ruhr, 1350X. B: Micrinita (bandas de puntos brillantes) en un carbon de Silesia Superior, 1400X. Referencia 1, p.134.
18 Particulas de Macrinita en Carbones pardos del Bajo Rhin, 250X. Referencia 1, p.282.
19 A: Fusinita en muestra del campo carbonifero de Saar, 373X. G: Fusinita en un carbon Alto en Volatiles del Ruhr, 300X. Referencia 1, p.128.
19 A: Semifusinita (S) en muestra de un carbon frances, 110X. B: Transicion entre vitrinita y semifusinita en un carbon de Saar. Referencia 14.
21 Fusinita (arriba) y semifusinita (abajo) de un carbon Alto en Volatiles del Ruhr. 150X. Referencia 1, p. 128. 22 Inertodetrinita en carbones altos en volatiles del Ruhr. La figura presenta 1000X y 150X. Referencia 1, p.134.
22 en los carbones con el aumento de rango.
ferencia 9, pp.ll-12.
45 Ca~bios
26. Reflectograma de una mezcla de carbones.
27. t~antos
Re­
53 55 de Base.
ix
LISTADO DE ABREVIATURAS Y SIMBOLOS
a.
llmite i nferi or deli nterva 10
tri nita. APUN
Asociaci6n Antioquena de Profesores de la Universidad Nacional de Colombia. ASTM
American Society for Testing and Materials. b.
llmite superior del intervalo i de reflectancia en vi­ trinita. C.
Carbon Cal.
Ca 1oda c.c.
centlmetros cubicos CIPC
Comision Internacional de Petrologla del Carb6n. d
desviacion tipica. 9
gramos o
grados sexagesimales 1
1
de reflectancia en vi­
grados centigrados INGEOMINAS
Instituto Nacional de Investigaciones Geo16gico-Mineras. m
metros. N
numero total de lecturas de reflectancia en vitrinita. n.
frecuencia 0 numero de lecturas de reflectancia en vi­ trinita, correspondiente al intervalo i. p.
pagina. 1
potencial de hidr6geno. x
pro
paginas
PRY
promedio de valores de reflectancia media, al azar.
en vitri nita.
R
PRY.
SLC Z
seco, libre de cenizas.
UICG
Union Internacional de Ciencias Geo16gicas.
U.S.A.
Estados Unidos de America
-
PRY
m
x
x.
1
"marca de clase",
xi
obtenida como
(a
i
+ b )/2.
i
INTRODUCCION
En un intento por corresponder a la invitacion
de 1a Comision para
Ediciones de APUN, a pub1icar capltu10s de material didactico para
los cursos de las carreras
d~
1a Secciona1 de Medellin, se presentan
estas notas que pueden servir de l ectura base para los temas inicia­
les de 1a asignatura Geo10g1a del Carbon y del Petro1eo,dictada du­
rante varios semestres por e1 suscrito, para los estudiantes de Geo­
log1a, Ingenierla de Geo10g1a e Ingenierla de Minas.
La primera parte contemp1a 1a composicion
~acro
y
~ icrooetrografica
del carbon y las tecnicas universa1mente uti1izadas para 1a observa­
cion de 1a ultima.
Como segundo punto se yen los factores mas impor­
tantes en e1 proceso teorico de formacion del carbon, las fases del
proceso mismo y uno de los metodos mas aceptados hoy para investigar
1a maduracion y estado de 1a materia organica dentro de dicho proce­
so:
1a variacion en 1a ref1exion de un rayo de 1uz incidente.
Fina1­
mente se describen las principa1es caracteristicas presentadas por e1
carbon, tal y como se ha11a en 1a natura1eza.
Ni una 11nea de las escritas a continuacion hubiera side posible sin
las opiniones i1ustradas del Doctor Pedro Ramlrez Castro; reconoci­
miento especial a este Maestro Universitario.
MIGUEL ANGEL SIERRA BAENA
enero de 1992
1.
1.1
COMPOSICION PETROGRAFICA DEL CARBON
FUNDAMENTOS
El carbon puede ser considerado como una bio-roca
sis en su origen
org~nico),
de crilor oscuro
bustible, de origen sedimentario, constituida
vegetal, con algunos minera1es
~resentes.
(para hacer enfa­
(negro
0
pardo),
b~sicamente
com­
por materia
Se ha formado por 1a des­
composicion parcial de vegetales, en condiciones de saturaci6n de
agua y restriccion de aire, y con la compactacion de este material
.
bajo la influencia de presion y temperatura durante largo tiempo.
La componente organica del carbon puede provenir de:
Algas, fitoplancton, zooplancton.
Plantas mayores grandemente descompuestas.
Plantas mayores poco descompuestas.
Loscarbones que provienen de la descomposicion y posterior transfor­
macion flsico-qulmica ' de los dos primeros materiales se denominan sa­
propelicos;los formados a partir de plantas poco degradadas son los
humicos
(los mas abundantes en e1 p1aneta).
1.2 COMPOSICION t1ACROPETROGRAFICA
,
Los mantos de carbones sapropelicos, Y especia1mente los de los humi­
cos, presentan diferentes bandas reconocibles macroscopicamente y de­
nominadas
IILitotiposli.
Las caracterlsticas de los 1itotipos de los
carbones sapropelicos y humicos aparecen en 1a Tabla 1.
.~
Macroscopicamente es facil distinguir los litotipos de los carbones
humicos
(por e1lo se les llama carbones
mismo con los carbones sapropelicos:
IIcannelll
mente.
y
IIboghead"
Los litotipos
bandeados)~
no ocurre 10
la principal diferencia entre
esta en su trazo. negro y cafe. respectiva­
"cannel II
son ricas en esporas y los
"boghead".
en algas, caracterlsticas que se pueden observar el microscopio.
Macroscopicamente tambien pueden observarse concentraciones de mine­
rales
(pirita, arcilla, carbonatos).
espesor de los mantos. dispo­
sicion y sucesion de 1itotipos, etc .• to do esto es util en la corre­
lacion de dichos mantos.
1.3 COMPOSICION MICROPETROGRAFICA
1.3.1
Pulidos de granos
Para observar el carbon al microscopio se prepara un pulido de granos
as 1:
Se muele y tamiza e1 carbon
(8-16 g.)
tamano inferior a 1 mi11metro.
3
hasta obtener granos de