El carbón no es una sustancia homogénea, esta compuesta por los macerales que presentan composiciones químicas variables y diferentes en sus propiedades físicas.
El termino macera sirve para designar a las unidades orgánicas que constituyen el carbón y se diferencian de su forma, intimamente asociada a su origen.
Al observar al microscopio una sección pulida, se distinguen los detalles de los constituyentes del carbón, para excluir las ambigüedades en la definición de los diferentes macerales, el Comité internacional de Petrografía del Carbón estableció reglas patrón, en la que se establece que la descripción de los macerales debe hacerse al microscopio con luz incidente y con aumentos de 25% a 50%.
Es asi que el estudio de los macerales permite una aproximación a sus propiedades químicas y físicas.
Los Paleobotánicos han establecido una correlación entre la forma y estructura observada en los macerales y los organismos y tejidos de las plantas que les dieron origen.
Los Tres Grupos Macerales
La division de los constituyentes del carbon en tres grandes grupos tiene fines practicos y economicos de gran importancia; los macerales incluidos en cada grupo estan intimamente asociados ya sea por su origen o por su modo de preservacion. Una discriminacion rapida del grupo maceral predominante: Vitrinita, Exinita o Inertinita, nos permite reconocer la abundancia relativa del oxigeno, hidrogeno y carbono de la muestra analizada.
Si el maceral mas abundante es Vitrinita podemos aceptar que el conteido de oxigeno es predominante; mientras que si se tratase de Exinita o Inertinita, predominaria el hidrogeno o carbono respectivamente.
La composicion quimica y las propiedades fisicas y caracteristicas de industrializacion de los macerales varian con el grado de carbonizacion; los petrologos del carbon han establecido que el grado de carbonizacion se puede determinar midiendo la refractancia del carbon en una superficie pulida. Pero a medida que aumenta la carbonizacion las diferencias en los valores de reflexion se hacen cada vez mas menores y por consiguiente se hacen mas dificil diferenciarlos al microscopio.
Modos complementarios de analisis tales como fluorescencia, tincion en las superficies pulidas, ayudan a reconocer los diferentes tipos y variedades de macerales; tambien son utiles las caracteristicas de color para determinar el grupo maceral al que pertenecen pequeñas particulas de carbon; por ejemplo, en carbones de bajo grado de carbonizacion las refrexiones de las Esporonitas le da un color amarillo dorado mientras que la semiFusinita presenta color blanco cuando se les observa con inmersion en aceite.
a) Grupo Vitrinita:
Los macerales de este grupo tienen su origen en la corteza y madera de troncos, ramas y raices; y en algunos tipos de hojas vegetales; es decir, estan formadas por Lignia y por Celulosa.
Su tranformacion en Vitrinita se produce a partir de la fraccion acido -hunmica. El oxigeno esta presente en los grupos funcionales hidroxil (-OH) y carbonil (-COOH) y es relativamente mas abundante que en los otros grupos de macerales. Los macerales de este grupo requieren de un ambiente anaerobico en las primeras etapas de transformacion.
Las propiedades quimicas y opticas se alteran uniformente durante el proceso de carbonificacion. Esta alteracion progresiva se caracteriza por una disminucion en el contenido de oxigeno con el correspondiente enrequicimiento del carbon; asimismo se produce un incremento gradual en el poder de reflexion lo que permite determinar el grado de carbonificacion midiendo la refractancia de la Vitrinita.
b) Grupo Exinita:
Los macerales de este grupo de se originan de organismos y materiales relativamente ricos en hidrogeno de las plantas tales como: Esporopolenina, cutina, suberia, ceras, resinas, latex, grasas y aceites; y tambien de la degradacion bacterial de proteinas, celulosa y otros carbohidratos.
El grupo maceral Exinita no sufre mayores cambias hasta despues de pasar la etapa de lignito; es decir, en contraste con la Vitrinita es estable ne las primeras etapas de carbonizacion.
La alteracion de los macerales del grupo Exinita recien comienza en los limites de la etapa sub-bituminosa a bituminosa, y del tipo irregular y coincide con el inicio dela generacion de hidrocarburos en las rocas potencialmente generadoras de petroleo.
c) Grupo Inertinita:
Los materiales que dan origen a la Inertinita son fundamentalmente los mismos que dan origen a la Vitrinita; pero que han sido sometidos a procesos diferentes tales como el enmohecimiento en un medio oxigenado (forest fire) que produce fusinita o semifusinita, proceso que recibe el nombre de fusinitizacion.
La fusinitizacion produce sustancias con un contenido relativamente alto de carbono en detrimento del hidrogeno y oxigeno; en consecuencia, las relaciones H/C y O/C son mucho menores que las correspondientes a la Vitrinita y Exinita.
Es asi que el alto valor de reflexion del grupo Inertinita se origina en las primeras etapas de formacion.
Los otros grupos de macerales se transformasn en Inertinita cuando alcanzan altos grados de carbonizacion.
Las Inertinitas por su origen han sido pre-carbonizadas; y en consecuencia, durante el proceso de carbonizacion, no sufren mayores alteraciones aunque estas dependan del grado de fusinizacion inicial.
El Microfotometro
El principio en que se basan las determinaciones paleotermometricas en base a la reflexion de la Vitrinita requiere de un sofisticado equipo optico que comprende el Microscopio Fotometrico.
La Luz visible tiene longitudes del orden entre 400 y 700 nanometros. En el microscopio Fotometrico se utiliza un haz de luz de longitud de onda muy estrecha en el camino del haz luminoso un filtro nanocromatico que en la mayoria de laboratorios es de 546 nanometros, correspondiente al color verde.
El haz monocromatico se refleja en la superficie de la Vitrinita e incide en la celula fotoelectrica del microscopio fotometrico generando una señal electrica proporcional a la cantidad de luz reflejada, la que es trasformada electronicamente en un valor de reflexion expresado en forma digital.Previamente se calibra el instrumento midiendo la reflexion de un patron de calibracion certificado; estos patrones son construidos de safiro sintetico o de silice sintetico.
Para obtener lecturas confiables se utilizan dos diafragmas: uno dedominado de campo y el otro, diafragma de medicion. El primero reduce el campo de incidencia de la luz sobre la particula sometida a prueba y cuyo diametro es el doble del diafragma de medicion que tiene que ser lo suficientemente pequeño para que el campo de medicionsea adecuado para lecturas sobre las particulas mas pequeñas de Vitrinita.
Preparacion de la Muestra
Existen dos tecnicas de preparacion de las muestras, una utilizada en muestras de carbon y la otra en los concentrados organicos recuperados de las rocas sedimentarias.
a) Muestras de Carbon:
Se tritura la muestra de carbon a un tamaño promedio de 2 milimetros, luego se le agrega resina epoxica y se deja endurecer; posteriormente esta muestra se pule con abrasivos de diferentes grados hasta obtener una superficie pulida plana, en los posible libre de estrias para mediciones con el microscopio fotometrico.
b) Concentrados Organicos:
Para recuperar las particulas organicas desiminadas en las rocas sedimentarias es necesario eliminar las particulas minerales somentiendo la muestra al ataque con acido clorhidrico para eliminar carbonatos y posteriormente acido fluorhidrico para disolver silicatos, finalmente se recupera la materia organicapor flotacion en liquidos pesados (Cloruro de Zinc, p.e 2.00) luego se seca la muestra y se prepara una briqueta al igual que el metodo anterior.
Precauciones que se debe tomar al efectuar mediciones de reflextancia con el microscopio fotometrico
a) al colocar la briqueta en el microscopio, la superficie pulida debe quedar perpendicular al haz luminoso para obtener la reflexion real de la muestra.
b) Al calibrar el Instrumento es preferible aumentar la intencidad de la luz antes de aumentar el voltaje de la celula fotoelectrica para alcanzar valores de reflexion patron.
c)Se debe evitar efectuar mediciones en las cercanías de cristales de pirita o donde se encuentren rayaduras porque unos tienden a aumentar el valor de reflexion y las otras a disminuirlo.
Reflextancia de Vitrinita de algunos Carbones Terciarios
A continuacion se presentan los resultados efectuados en carbones terciarios en carbones de las formaciones Zorritos y Mancora del departamento de Tumbes y una muestra de turba tomada de un corte de la carretera Tarapoto-Moyobamba a 1 Km de Tarapoto.
Ver Resultados en compendio PRIMER SYMPOSIUM NACIONAL DEL CARBON (junio 1985)
Articulo extraído del: PRIMER SYMPOSIUM NACIONAL DEL CARBON (junio 1985)
Autor: Percy Alvares Pinto
