Termocronología por Trazas Fisión y sus Aplicaciones

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Termocronología por Trazas de FisiónLa termocronología por trazas de fisión (TTT) es una técnica que fue desarrollada por físicos nucleares, la cual se basa en el decaimiento radiactivo por fisión nuclear de los átomos de uranio-238 presentes en los minerales accesorios (apatitos, circones, esfenas, etc), los cuales al pasar ciertas superficies de temperaturas (isotermas), producen una zona de daño en la estructura cristalina de los minerales, esta zona recibe el nombre de traza de fisión. 

El análisis de una muestra mediante TTT consiste en el conteo de trazas de fisión espontáneas (naturales) sobre la superficie del cristal e inducidas (generadas mediante un irradiador de neutrones) sobre una mica o detector externo, esta proporción da una estimación de la densidad de Uranio-238 en la muestra, la cual es incorporada a la ecuación de edad para este método, con el fin de obtener la edad de la muestra de interés. 

Además la medición de longitud de trazas (cuya longitud promedio está entre 16 a 20 micrones) es el segundo parámetro más importante aparte de la edad, ya que las trazas sufren una disminución de su longitud de acuerdo a la temperatura, estableciendo además un ventajoso paleo-termómetro. En el caso del mineral apatito la temperatura de cierre (~100ºC), que corresponde a la temperatura en donde comienzan a mantenerse las trazas de fisión, coincide con la ventana de petróleo (Figura 1 B). 

El modelado numérico de la distribución de longitudes de trazas permite reconstruir la evolución termal de una cuenca sedimentaria o yacimiento petrolífero. Adicionalmente, la datación de sedimentos es vital para determinar las edades de depositación de formaciones geológicas sedimentarias, sobretodo en aquellos yacimientos con un pobre contenido de fósiles y polen.

Termocronología por Trazas de Fisión - (A) Trazas de fisión en el mineral apatito y (B) Ventana de Petróleo
Fig. 1. (A) Trazas de fisión en el mineral apatito, puede observarse la longitud de una traza (FTlength), el diámetro de la traza (Dpar) y trazas de fisión espontáneas. (B) Zonas de cicatrización parcial (ZCP) del apatito y el circón, nótese que en el caso del apatito (AFT) esa zona coincide con la ventana del petróleo, y en el caso del circón (ZFT) coincide con la ventana de gas.

Adicionalmente, el Dpar o diámetro (Ver Figura 1) de la traza de fisión medido en superficie proporciona una idea de la composición química de los minerales. Con la edad calculada, el Dpar y las longitudes de trazas de fisión es posible construir las historia tiempo-temperatura de determinadas áreas de estudio. Esta información es vital, porque al ser incorporada en nuevos modelos numéricos que combinan estos datos junto con otras observaciones geológicas existentes en determinadas áreas de estudio es posible reconstruir los diferentes eventos tectotérmicos sucesivos que han estado influyendo sobre la zona. 

El Laboratorio de Termocronología de la UCV fue fundado en 1995 gracias a PDVSA, es el único de su tipo en Venezuela, y uno de los primeros instalados en América Latina. Esta 100% instalado y a plena capacidad, y cuenta con un capital humano que incluyen geólogos, geofísicos, mineros, físicos, computistas, matemáticos, entre otros, y un gran número de colaboradores científicos a nivel nacional e internacional. 

¿Por qué usar termocronología por trazas de fisión en la exploración petrolera? 

Principalmente reduce el riesgo de exploración considerando: 
  • Zonas afectadas por diversos episodios paleo-termales (Soterramiento de cuencas, paso de fluidos a altas temperaturas, incremento en el gradiente geotérmico). 
  • Resultado de estos eventos, la roca madre alcanza la madurez máxima a diferentes épocas, frecuentemente esto ocurre en cuencas simples. 
  • Como los hidrocarburos deberán entramparse solamente si se tienen ciertas estructuras ideales, la historia termal ejerce un control crítico sobre la prospección de hidrocarburos. 

Beneficios del análisis termal de cuencas: 

  • La reconstrucción de la historia termal de cuencas reduce significativamente el riesgo de exploración proporcionando información directa sobre el inicio de la generación de hidrocarburos. 
  • Esto permite la definición confiable de áreas donde la generación de hidrocarburos toma lugar una vez existan las estructuras. 
  • En áreas afectadas por múltiples episodios paleo-termales la única información confiable es la proporcionada por este método. 

Ventajas de la termocronología por trazas de fisión en la exploración de yacimientos de Venezuela: 

  • Permitiría un mayor conocimiento del sistema petrolero
  • La integración geología de superficie-subsuelo no sería de forma tradicional. Permitiría el estudio detallado de estructuras en profundidad, su evolución en el tiempo, migración de hidrocarburos y la reconstrucción termal de toda el área de estudio. 
  • Independencia tecnológica, capacitación de profesionales de PDVSA.
Agradeciendo a Mauricio A. Bermúdez por el aporte de artículos sobre la Termocronología por Trazas de Fisión y sus aplicaciones en la Industria Petrolera.

Fuente:
Bermúdez, Mauricio. Evolución tecto-térmica de yacimientos petrolíferos mediante termocronología por trazas de fisión y modelado numérico computacional. Universidad Central de Venezuela (2016).

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Portal del Petróleo : Termocronología por Trazas Fisión y sus Aplicaciones
Termocronología por Trazas Fisión y sus Aplicaciones
La termocronología por trazas de fisión es una técnica que se basa en el decaimiento radiactivo por fisión nuclear de los átomos de U-238 en minerales
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