Evolución de cuencas sedimentarias

La base de la litosfera está definida por la isoterma de 1330°C. El calor fluye continuamente desde aquí hacia la superficie terrestre. La historia térmica de las rocas en cuencas es determinada por las condiciones de contorno de temperatura superficial (fría en regiones polares y cálida en regiones ecuatoriales) y el flujo de calor basal. Las temperaturas en los puntos intermedios están controladas por las conductividades térmicas de los sedimentos. Estos parámetros están vinculados mediante la ecuación del flujo de calor:

Q=−K⋅dZ/dT

donde Q es la componente vertical del flujo de calor, K es la conductividad térmica y 

es el gradiente geotérmico (Blackwell & Steele 1989). Los gradientes de temperatura pueden determinarse a partir de pozos petroleros mediante medición directa. Los perfiles detallados de temperatura a través de cuencas sedimentarias son escasos; los pozos perforados en búsqueda de petróleo y gas constituyen la fuente primaria de medición directa de temperatura en cuencas sedimentarias. 

Las condiciones de contorno de temperatura superficial y flujo de calor basal varían a lo largo del tiempo durante la evolución de una cuenca sedimentaria. A lo largo del tiempo geológico durante el cual la cuenca evoluciona, la conductividad térmica de los sedimentos va cambiando debido al enterramiento y la compactación. Además, las condiciones de contorno también, o sea el flujo de calor basal, y la temperatura superficial, también sufren cambios. Para modelar estas condiciones generalmente se utilizan modelos computacionales sofisticados que permiten estimar la historia térmica de la cuenca.

¿Por qué saber esto es importante?

La temperatura controla la maduración de las rocas madre, aunque el tiempo también es importante. Utilizando la ecuación de Arrhenius (la tasa de reacción aumenta exponencialmente con la temperatura), puede evaluarse el efecto acumulado de la variación de temperatura a lo largo del tiempo sobre la maduración. El modelado de cuencas se utiliza rutinariamente para estimar el momento de maduración de las rocas madre y la disponibilidad de fluidos petrolíferos para el llenado de reservorios y trampas. 

Los parámetros utilizados para estimar los efectos acumulativos de la historia térmica de los sedimentos incluyen la reflectancia de la vitrinita (%Ro), y el T_max, entre otros indicadores. La reflectancia de la vitrinita es el método más común, ya que es una técnica óptica relativamente sencilla y por ende económica. La vitrinita es un componente frecuente de la materia orgánica sedimentaria, y su reflectancia aumenta de manera consistente en función de la temperatura a la que ha sido sometida. Los gráficos de reflectancia de vitrinita a intervalos regulares de muestreo a lo largo de una sección de pozo proporcionan información valiosa sobre la historia geotérmica y también una manera de estimar el nivel de maduración de los intervalos de roca madre.