Geoquímica Experimental Paper

8/17/2019 Geoquímica Experimental Paper

1/11


2/11

a região. Neste trabalho serão utilizados métodos geoquímicos para a caracterização de uma

amostra de afloramento pertencente a bacia de Neuquen, mais especificamente da formação

auquilco. Denominada de “Arena Loca”, a rocha apresenta características de rocha reservatório que

serão melhor explicitadas durante o decorrer das etapas deste trabalho. Para cumprir com o proposto

pelo trabalho, será utilizado o método de extração soxhlet para retirar a matéria orgânica que estava

contida na rocha. Posteriormente, a mesma será submetida a uma cromatografia líquida com a

finalidade de separar, com base na diferença de polaridade, as frações de saturados, aromáticos e

compostos NSO.

Palavras-chave: Neuquen; cromatografia líquida; extração soxhlet; geoquimica; Arena Loca.

1. INTRODUÇÃO

A bacia de Neuquen é

uma bacia sedimentar polifásica

caracterizada por 3 estágios principais

de evolução: estágio inicial de rift,

subducção relacionada a umarqueamento térmico e estágio

foreland. O preenchimento da bacia

registra a evolução tectônica dos

Andes centrais, evidenciando as

mudanças que ocorreram tanto no

interior da bacia quanto ao longo das

suas margens. O registro dessas

mudanças dentro da sucessão mista

de siliciclásticos e carbonatos faz com

que a bacia seja um excelente

laboratório de campo para a

estratigrafia de sequência e evolução.

A bacia está localizada no

lado oriental dos Andes na Argentina eno Chile central. Apresenta uma área

maior que 120.000 quilômetros

quadrados, sua forma é amplamente

triangular e pode ser dividida em duas

principais regiões: Neuquen Andes a

oeste e Enseada de Neuquen a leste.

O processo de formação,evolução e desenvolvimento da bacia

pode ser dividido em quatro estágios:

Final do Triássico - Início

do Jurássico: anterior ao início da

subducção em sua margem ocidental,

esta parte do antigo continente

Gondwana foi caracterizada por um

grande sistema de falhas

transcorrentes isto levou à tectônica

extensional na bacia de Neuquen e à

evolução de uma série de depocentros

(centros deposicionais) isolados e

estreitos.

Início do Jurássico – Início

do Cretáceo: Desenvolvimento de uma


3/11

dobra acentuada, de uma zona de

subducção ativa e a evolução

associada de um arco magmático ao

longo da margem oeste do Gondwana,

gerou como consequência uma

subsidência na bacia de Neuquen.

Esse estágio pós-Rift e o aumento do

nível do mar foram responsáveis por

três transgressões marinhas do

oceano Pacífico. A primeira resultou

em argilitos marinhos (formação LosMolles), progredindo em ambientes

próximos à margem, deltaicos e

fluviais (formações Lajas e Challacó) e

evaporitos (formação Tábanos). A

segunda transgressão resultou em

conglomerados fluviais e arenitos,

seguidos por sedimentos siliciclásticosmarinhos (formação Lotena), calcário

(formação La Manga) e evaporitos

(Formação Auquilco). A terceira

resultou em areias fluviais (formação

Tordillo) e argilitos (formação Vaca

Muerta). Esse desenvolvimento local

da bacia contribuiu com mais de 4000metros de preenchimento da mesma.

Fim do Cretáceo –

Cenozóico: Transição para uma zona

de subducção com dobra rasa,

resultando em uma subsidência

compressora e fletora, associada de

45 a 57 quilômetros de encurtamento

da crosta e elevação do cinturão thrust

foreland.

A fase final do tectonismo

dos Andes produziu uma elevação na

parte oeste da área, gerando

afloramentos, exemplificado e

mostrado na Figura 1.1 a seguir. Tais

afloramentos expõem uma completa

sucessão Mesozóica que inclui uma

ampla variedade de configurações

deposicionais. A extensão lateral e a

distribuição espacial das deposiçõesfacilitam a correlação estratigráfica e

traçado de inconformidades regionais.

Esses afloramentos vêm sendo

utilizados para entender os sistemas

de reservatórios de hidrocarbonetos,

tanto nos sistemas adjacentes, quanto

no mundo.


4/11

Figura 1.1 – Principais características tectônicas da bacia de Neuquen e da cordilheira dos Andes.

Fonte: VEIGA, G. D.; SPALLETTI, L. A.; HOWELL, J.A &SCHWARZ.

Ao menos três sistemas

petrolíferos foram definidos na bacia

de Neuquen, associados com as

rochas geradoras, da formação Los

Molles (Grupo Cuyo, mais antiga), da

formação Vaca Muerta (Grupo

Mendoza inferior) e da formação Agrio

(Grupo Mendoza superior, mais

recente). Apesar dos folhelhos da

Vaca Muerta conterem grande

quantidade de carbono orgânico na

bacia, o sistema Los Molles domina a

área de interesse, onde a maioria do

gás e óleo associado foram gerados e

expulsos durante o fim do Jurássico

tardio e o início do Cretáceo. A Fig.

1.2 abaixo mostra a ‘cross-section’ da

bacia de Neuquen.


5/11

Figura 1.3 – Cross-section regional da bacia de Neuquen. Fonte: LEGARRETA, LEONARDO; CRUZ,

CARLOS E; VERGANI, GUSTAVO; LAFFITTE, GUILLERMO A.; VILLAR, HÉCTOR J.

A amostra submetida à

avaliação geoquímica provém de um

afloramento na região da bacia de

Neuquen, identificada como uma rocha

reservatório de nome “Arena Loca”,retirada nas coordenadas 35º 45’ 29.4’’

Sul e 69º 35’ 13.1’’ Norte, da formação

Auquilco.

O objetivo do trabalho é

caracterizar com precisão as

propriedades geoquímicas da amostra

“Arena Loca”, utilizando técnicas de

avaliação e análise, tais como

pulverização, extração soxhlet e

cromatografia líquida.

2. METODOLOGIA

A Figura 2.1 mostra a foto

da amostra retirada no próprio

laboratório. Os métodos para análise

geoquímica da mesma estão descritas

nesse item.


6/11

Figura 2.1 – Amostra

2.1 PULVERIZAÇÃO

O procedimento inicial para a

avaliação geoquímica da amostra é a

pulverização da rocha. Na

pulverização feita em laboratório,

embrulha-se a amostra com papel e

tritura-se com o auxílio de um martelo,

a fim de fragmentar a rocha em

pequenos pedaços.

Após sobrar apenas alguns

grãos e o pó da rocha, selecionam-se

os grãos mais saturados (de cor mais

negra), para melhor caracterização da

saturação, e coloca-se o pó em um

béquer. Um teste inicial para descobrir

o tipo de rocha é a adição controlada

de ácido clorídrico (5 mililitros de HCl).

A amostra eferveceu e se dissolveuaté sobrar apenas o betume,

significando que é de origem

carbonática. Foi feita uma avaliação

mineralógica da rocha utilizando

microscópio ótico, cuja lente aumentou

10 vezes a amostra, conforme mostra

a figura 2.1.1 abaixo.

Figura 2.1.1 – Foto da amostra observada em microscópio ótico


7/11

2.2 EXTRAÇÃO SOXHLET

Os processos de extração

contínua visam facilitar o processo de

extração tornando-o mais prático, mais

econômico, mais seguro e com um

maior rendimento em material

extraído. Geralmente são empregados

quando o composto a ser extraído é

pouco solúvel no solvente utilizado,

quando o solvente possui custo

elevado ou quando o soluto encontra-se presente em baixa concentração na

matéria-prima. Os principais processos

contínuos são a extração sólido-líquido

e a extração líquido-líquido. Esta

última pode ser realizada com solvente

extrator de maior ou menor densidade

que a do solvente que contém a

substância a ser extraída.

O conjunto extrator de Soxhlet,

ilustrado pela Fig. 2.2.1, foi desenhado

de modo a permitir que uma

determinada quantidade de solvente

puro passe repetidas vezes sobre a

substância a extrair (realização de

ciclos). Cada ciclo corresponde a umaextração descontínua e o resultado

final corresponde a uma "lavagem"

quase total do material a ser extraído.

Figura 2.2.1 – Extrator Soxhlet. Fonte:

www.qmc.ufsc.br/organica/exp7/solido.html

No presente trabalho,

primeiramente tara-se a balança de

precisão com o conjunto constituído debécher mais tubo de celulose vazio,

logo depois foi adicionado o pó

resultante da pulverização no tubo.

Este novo conjunto foi pesado na

balança para obtenção do peso do pó

da amostra. Posteriormente, foi posto

o tubo no extrator soxhlet para o inícioda extração da matéria orgânica

solúvel.

O processo de extração

consiste em colocar 300 ml de

solvente, que no nosso caso é

diclorometano, no frasco de

evaporação que é aquecido pela

manta térmica para o início da

evaporação. Quando começa o

processo de ebulição, o vapor do

solvente é condensado no tubo

condensador e assim o solvente é

gotejado sobre o tubo de celulose

contendo o pó da amostra, elevando o


8/11

nível da solução no copo. Ela é

carreada para o frasco quando atinge

a altura do sifão.

A solução que chega ao frasco

de evaporação é composta do

solvente diclorometano e da matéria

orgânica (soluto) retirada da amostra.

Dessa mistura, continua havendo

evaporação apenas do solvente num

ciclo contínuo, acumulando matéria

orgânica no fundo do frasco até omomento em que há somente solvente

no copo, caracterizado pela ausência

de cor.

Figura 2.2.2 – Extração Soxhlet da amostra

Este processo, mostrado nafigura 2.2.2, dura em torno de 3 dias

sob uma temperatura de 39,8 ºC. No

fim da extração, a matéria orgânica

que foi extraída do pó da rocha é

colocada em um vidro de relógio e

pesada, para o cálculo da saturação

de óleo presente na rocha.

2.3 CROMATOGRAFIA LÍQUIDA

A cromatografia líquida, em

suas diversas formas, se tornou uma

das mais poderosas ferramentas daquímica analítica. Foi descrita pela

primeira vez pelo botânico russo M. S.

Tswett que a utilizou para o isolamento

dos pigmentos existentes nas folhas

verdes dos vegetais.

Neste processo, os compostos

contidos na amostra se distribuem ouparticionam de forma diferente entre o

solvente, chamado de fase móvel, e as

partículas, chamado de fase

estacionária. Isto faz com que cada

composto passe em uma velocidade

diferente, criando assim uma

separação dos compostos.Esta técnica é muito utilizada

para o isolamento de produtos naturais

e purificação de produtos de reações

químicas. As fases estacionárias mais

utilizadas são sílica e alumina,

entretanto estes adsorventes podem

servir simplesmente como suporte

para uma fase estacionária líquida.

Fases estacionárias sólidas levam à


9/11

separação por adsorção e fases

estacionárias líquidas por partição.

Suportes quimicamente

modificados também têm sido usados,

sendo o processo de separação misto

neste caso. Esses suportes são

acondicionados em tubos cilíndricos

geralmente de vidro, de diâmetros

variados, os quais possuem uma

torneira em sua extremidade inferior.

Nunca se deve permitir que onível do solvente desça abaixo do

nível do adsorvente, o que poderia

acarretar rachaduras, comprometendo

a eficiência da coluna.

A Fig. 2.3.1 ilustra a coluna

cromatográfica empacotada com sílica,

sendo mostrados seus demaisconstituintes.

Figura 2.3.1 – Ilustração de uma coluna

cromatográfica. Fonte: qnesc.sbq.org.br/onli

ne/qnesc07/atual.pdf

No processo de cromatografia

líquida realizada, a coluna

cromatográfica é preparada com sílica

gel seca. Para um melhor

empacotamento dessa fase

estacionária, o solvente hexano é

adicionado à coluna, em fluxo

contínuo, para não haver conflito entre

solventes. Utiliza-se um algodão para

impedir a passagem da fase

estacionária, enquanto permite a dohexano. O resultado da extração é

solubilizado em diclorometano e usa-

se a alumina (óxido de alumínio) como

suporte. Esse processo forma grãos

de sólidos, que irão aumentar a

superfície de contato do óleo com o

solvente da cromatografia. Depoisdisso, foi pesado um bécher vazio que

irá receber os compostos saturados e

outro para os compostos aromáticos.

Esses grãos são introduzidos no

topo da coluna cromatográfica para a

separação de seus componentes. O

primeiro solvente utilizado foi ohexano, aproximadamente 30 ml, que

devido ao seu caráter apolar é

responsável pela separação dos

hidrocarbonetos saturados. Em

segundo lugar utilizou-se o

diclorometano, que por apresentar um

caráter mais polar que o hexano,

separa os componentes aromáticos da

mistura. Por último, utiliza-se o


10/11

metanol, que por apresentar caráter

polar, promove a separação dos

compostos NSO.

Os respectivos bécheres foram

pesados com o conteúdo de saturados

e aromáticos e então foi calculada a

saturação dos compostos saturados e

aromáticos presentes no óleo.

3. CONCLUSÃO

A avaliação geoquímica de umarocha pode determinar diversos

parâmetros do fluido nela contido,

sendo de vital importância

especialmente para a área de

exploração e produção de petróleo,

que foi a que mais financiou o estudo e

desenvolvimento de novas técnicas deanálise para essa ciência.

A pulverização, a extração

soxhlet e a cromatografia líquida são

necessárias para a determinação da

composição química do

hidrocarboneto. Os cromatogramas

obtidos a partir deste fluido podemdeterminar a qualidade do óleo,

qualidade da matéria orgânica, o

paleoambiente deposicional, e a

viabilidade de investimento na

produção.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

GRIMALDI, GABRIEL O.; DOROBEK,

STEVEN L. Fault framework and

kinematic evolution of inversion

structures: Natural examples from the

Neuquén Basin, Argentina. AAPG

Bulletin, v. 95, no. 1, January 2011, pp.

27 –60.

LEGARRETA, LEONARDO; CRUZ,

CARLOS E; VERGANI, GUSTAVO;

LAFFITTE, GUILLERMO A.; VILLAR,

HÉCTOR J. Petroleum Mass-Balance

of the Neuquén Basin, Argentina: A

Comparative Assessment of the

Productive Districts and Non-

Productive Trends. AAPG International

Conference: October 24-27, 2004;

Cancun, Mexico.

MENDHAM, J; DENNEY, R. C.;

BARNES J.D.; THOMAS, M. Análise

Química Quantitativa. Rio de Janeiro:

LTC Editora, 2002.

RODRIGUES, NUNO; COBBOLD,

PETER R.; LOSETH, HELGE;

RUFFET, GILLES. Widespread


11/11

bedding-parallel veins of fibrous calcite

(‘beef’) in a mature source rock (Vaca

Muerta Fm, Neuque´n Basin,

Argentina): evidence for overpressure

and horizontal compression. Journal of

the Geological Society, London, Vol.

166, 2009, pp. 695 –709.

VEIGA, G. D.; SPALLETTI, L. A.;

HOWELL, J.A &SCHWARZ . The

Neuque´n Basin: an overview.

Geological Society, London, Special

Publications, 252, 1 –14, 2005.

Disponível em:

http://hplcbrasil.blogspot.com.br/2008/

10/breve-histria-e-definio-da.html.

Acesso em: 12/01/2013.

Disponível em:

http://www.chimicare.org/blog/tag/crom

atografia-liquida/. Acesso em:12/01/2013.

Disponível em:

http://www.qmc.ufsc.br/organica/exp7/

solido.html. Acesso em: 12/01/2013.

Disponível em:

http://www.pucrs.br/quimica/professore

s/arigony/cromatogra fia_FINAL/cl.htm.

Acesso em: 12/01/2013.

Disponível em:

http://www.iq.ufrgs.br/dqo/poligrafos/P

oligrafo_QUI02 _004_2009_2.pdf .

Acesso em: 12/01/2013.

Disponível em: http://qnesc.sbq.org.br

/online/qnesc07/atual.pdf . Acesso em:

12/01/2013.
http://hplcbrasil.blogspot.com.br/2008/10/breve-histria-e-definio-da.htmlhttp://hplcbrasil.blogspot.com.br/2008/10/breve-histria-e-definio-da.htmlhttp://hplcbrasil.blogspot.com.br/2008/10/breve-histria-e-definio-da.htmlhttp://www.chimicare.org/blog/tag/cromatografia-liquida/http://www.chimicare.org/blog/tag/cromatografia-liquida/http://www.chimicare.org/blog/tag/cromatografia-liquida/http://www.qmc.ufsc.br/organica/exp7/solido.htmlhttp://www.qmc.ufsc.br/organica/exp7/solido.htmlhttp://www.qmc.ufsc.br/organica/exp7/solido.htmlhttp://www.pucrs.br/quimica/professores/arigony/cromatogra%20fia_FINAL/cl.htmhttp://www.pucrs.br/quimica/professores/arigony/cromatogra%20fia_FINAL/cl.htmhttp://www.pucrs.br/quimica/professores/arigony/cromatogra%20fia_FINAL/cl.htmhttp://www.iq.ufrgs.br/dqo/poligrafos/Poligrafo_QUI02%20_004_2009_2.pdfhttp://www.iq.ufrgs.br/dqo/poligrafos/Poligrafo_QUI02%20_004_2009_2.pdfhttp://www.iq.ufrgs.br/dqo/poligrafos/Poligrafo_QUI02%20_004_2009_2.pdfhttp://www.iq.ufrgs.br/dqo/poligrafos/Poligrafo_QUI02%20_004_2009_2.pdfhttp://www.iq.ufrgs.br/dqo/poligrafos/Poligrafo_QUI02%20_004_2009_2.pdfhttp://www.pucrs.br/quimica/professores/arigony/cromatogra%20fia_FINAL/cl.htmhttp://www.pucrs.br/quimica/professores/arigony/cromatogra%20fia_FINAL/cl.htmhttp://www.qmc.ufsc.br/organica/exp7/solido.htmlhttp://www.qmc.ufsc.br/organica/exp7/solido.htmlhttp://www.chimicare.org/blog/tag/cromatografia-liquida/http://www.chimicare.org/blog/tag/cromatografia-liquida/http://hplcbrasil.blogspot.com.br/2008/10/breve-histria-e-definio-da.htmlhttp://hplcbrasil.blogspot.com.br/2008/10/breve-histria-e-definio-da.html

Documents

Geoquímica Experimental Paper