pozo de alquitrán

Los pozos de alquitrán , a veces denominados fosas de asfalto o filtraciones de alquitrán , son grandes depósitos de asfalto . Se forman en presencia de petróleo , que se crea cuando la materia orgánica en descomposición se somete a presión bajo tierra. Si este petróleo crudo se filtra hacia arriba a través de fracturas, conductos o capas de roca sedimentaria porosa, puede acumularse en la superficie. ^{[ 1 ]} Los componentes más ligeros del petróleo crudo se evaporan en la atmósfera, dejando tras de sí un asfalto negro y pegajoso. ^{[ 1 ]} Los pozos de alquitrán se excavan con frecuencia porque contienen grandes colecciones de fósiles. ^{[ 1 ]}

Los pozos de alquitrán se forman sobre las reservas de petróleo, y estos depósitos se encuentran a menudo en trampas anticlinales . De hecho, alrededor del 80 por ciento del petróleo encontrado en la Tierra se ha encontrado en trampas anticlinales. ^{[ 2 ]} Los anticlinales son pliegues en capas estratigráficas en los que cada mitad del pliegue se inclina alejándose de la cresta. Estas estructuras generalmente se desarrollan sobre fallas de cabalgamiento o en regiones tectónicas donde el terreno se pliega y se dobla. Si la estructura sobre el pliegue cóncavo hacia abajo (arco) es una roca no porosa o acuitardo , como la lutita , se considera una trampa anticlinal. ^{[ 2 ]} Si hay una falla o fractura en los estratos suprayacentes sobre la reserva de petróleo, el petróleo puede migrar a la superficie. Esto es posible por franja capilar y porque el petróleo es menos denso que el agua. ^{[ 3 ]}

Los pozos de alquitrán son charcos de asfalto. Sin embargo, al comienzo de su formación, no son necesariamente pegajosos y densos. Los charcos estaban compuestos de petróleo crudo que se originó bajo la superficie terrestre. El petróleo crudo es una mezcla de compuestos heteroatómicos , hidrocarburos , metales y compuestos inorgánicos . ^{[ 4 ]} Los compuestos heteroatómicos son moléculas orgánicas que contienen elementos que no son carbono ni hidrógeno, mientras que los hidrocarburos contienen solo carbono e hidrógeno. ^{[ 4 ]} El petróleo crudo es menos viscoso que el asfalto porque contiene un mayor porcentaje de hidrocarburos ligeros. ^{[ 5 ]} Los hidrocarburos ligeros incluyen los siguientes alcanos : metano , etano , propano y butano . ^{[ 6 ]} Estas moléculas tienen pesos moleculares muy bajos . Los petróleos crudos también pueden contener algunas impurezas inorgánicas, como CO₂ _, H₂S _, N₂ _y O₂ _. [ ^{6 ] En} la superficie, estas moléculas ligeras pueden evaporarse del petróleo crudo, dejando atrás las moléculas más pesadas y pegajosas. El asfalto, o betún, generalmente contiene cadenas de moléculas de hidrocarburos con más de 50 átomos de carbono. ^{[ 5 ]} Cuanto más larga es la cadena de hidrocarburos, más viscoso se vuelve y mayor es su punto de ebullición. ^{[ 5 ]}  

La evaporación es un proceso importante en la formación de pozos de alquitrán. Un depósito de petróleo crudo ligero en la superficie terrestre puede reducirse hasta en un 75 % de su volumen inicial en tan solo unos días, formando asfalto como producto resultante. Para los petróleos crudos medios, el volumen puede reducirse en un 40 %. ^{[ 7 ]} Los petróleos crudos se evaporan de manera diferente según su composición química. ^{[ 4 ]} La composición promedio de una muestra de betún en peso es 80,2 % de carbono, 7,5 % de hidrógeno, 7,6 % de oxígeno, 1,7 % de nitrógeno y 3,0 % de azufre. ^{[ 2 ]}

Los pozos de alquitrán son característicos de sus numerosos fósiles. Esto se debe a que el asfalto espeso y pegajoso atrapa a los animales. ^{[ 15 ]}   Una vez que los animales pisan el alquitrán, quedan inmovilizados y comienzan a hundirse inmediatamente si el asfalto está lo suficientemente caliente y pegajoso. Los depredadores que ven a estos animales indefensos suelen acercarse a los pozos de alquitrán con la esperanza de atrapar a su próxima presa. Como resultado, durante los proyectos de excavación, generalmente se encuentran presas debajo del depredador. ^{[ 15 ]}

Los huesos y las partes duras de los animales se conservan bien porque quedan enterrados rápidamente tras su muerte. Bajo la superficie, estas partes quedan cubiertas de asfalto y protegidas de las variaciones climáticas como la lluvia, el viento o la nieve, que podrían acelerar los procesos de erosión. Además, el asfalto carece de oxígeno y agua, por lo que no hay organismos descomponedores importantes como hongos y bacterias aerobias.

En los pozos de alquitrán de La Brea, se han recuperado más de un millón de huesos desde 1906. Se han identificado 231 especies de vertebrados, 234 especies de invertebrados y 159 especies de plantas. ^{[ 9 ]} El mamífero grande más frecuente encontrado en los pozos de alquitrán de La Brea es el lobo terrible , uno de los carnívoros prehistóricos más famosos que vivieron durante el Pleistoceno . ^{[ 16 ]} También abundaban los fósiles de tigres dientes de sable y coyotes . ^{[ 9 ]} Constantemente se descubren fósiles adicionales a través de proyectos de excavación continuos. ^{[ 9 ]}

Se encontró vida en una muestra de asfalto natural de aproximadamente 28 000 años de antigüedad en los pozos de alquitrán de La Brea . ^{[ 17 ]} Se descubrieron cientos de nuevas especies de bacterias con la capacidad de prosperar en ambientes con poca o ninguna agua o aire. Contienen enzimas especiales que pueden descomponer hidrocarburos y otros productos derivados del petróleo. ^{[ 17 ]} Se desconoce el origen de las bacterias en estos pozos de asfalto natural, pero se cree que evolucionaron a partir de microorganismos del suelo preexistentes que sobrevivieron a una filtración de asfalto hace miles de años. Los microorganismos del suelo tuvieron que adaptarse y sufrir cambios genéticos para tolerar el nuevo y hostil entorno, lo que finalmente dio origen a nuevas especies bacterianas. ^{[ 17 ]}

En un estudio, las bacterias predominantes encontradas en los pozos de alquitrán de La Brea pertenecían a la clase Gammaproteobacteria del orden Chromatiales , conocidas simplemente como  bacterias púrpuras del azufre . ^{[ 17 ]} Las bacterias púrpuras del azufre no utilizan agua como agente reductor , por lo que no producen oxígeno durante la respiración . En cambio, utilizan azufre en forma de sulfuros como agente reductor. Otras bacterias descubiertas en los pozos de alquitrán pertenecían a la familia Rubrobacteraceae . Estas bacterias son conocidas por ser algunos de los organismos más resistentes a la radiación del planeta. ^{[ 17 ]}  

Pitch Lake , otro pozo de asfalto en Trinidad y Tobago , también es un hábitat para comunidades microbianas de arqueas y bacterias. Se han encontrado microorganismos bacterianos de los órdenes Burkholderiales y Enterobacteriales viviendo en microgotas de agua recuperadas del lago. ^{[ 18 ]} Se informó que la biomasa en el lago Pitch Lake alcanzaba hasta 10⁷ ^células por gramo de asfalto. ^{[ 19 ]} Muchos de estos microbios sobreviven con azufre, hierro, metano u otros hidrocarburos. ^{[ 19 ]} Se está llevando a cabo una investigación continua en Pitch Lake porque imita el entorno que se encuentra en la superficie de Titán , la luna más grande de Saturno . El descubrimiento de extremófilos en Pitch Lake proporciona información sobre las posibilidades de vida microbiana en los lagos de hidrocarburos que se encuentran en Titán. ^{[ 19 ]}

Los pozos de alquitrán se forman por la fracción del petróleo crudo en la superficie. Los hidrocarburos más ligeros del petróleo crudo, que incluyen metano (CH₄), etano (C₂H₆ ₎ y propano ( C₃H₈ ) , se _evaporan , dejando atrás _{hidrocarburos} más grandes que _conforman la composición química del asfalto. Esto es preocupante porque el metano, el etano y el propano son importantes _gases de efecto invernadero y/o contaminantes fotoquímicos . ^{[ 20 ]} Los pozos de alquitrán de La Brea emiten alrededor de 500 kg de metano por día. ^{[ 20 ]} Las emisiones son más altas a lo largo de la Falla de la Calle 6, que es el conducto que alimenta los pozos de alquitrán con petróleo crudo de los sedimentos debajo de la superficie terrestre. ^{[ 20 ]} También se descubrió que el metano se está evaporando del suelo cercano, afectando la fisiología de los pastos nativos. Los pozos de alquitrán de La Brea tienen el flujo de gas natural más alto medido para cualquier zona de filtración terrestre en los Estados Unidos. ^{[ 20 ]}  A escala global, las estimaciones de emisiones geológicas de CH ₄ y C ₂ H ₆ provenientes de la filtración de gas en rocas sedimentarias son del orden de 50-70 Tg/año y 2-4 Tg/año, respectivamente. Estos valores son aproximadamente la mitad de las emisiones globales de CH ₄ y C ₂ H _{6 provenientes de} la combustión antropogénica de combustibles fósiles , que son aproximadamente 100-150 Tg CH ₄ /año y 6-8 Tg C ₂ H ₆ /año. ^{[ 20 ]} Estas emisiones de hidrocarburos pueden atribuirse a la biodegradación del petróleo y la metanogénesis dentro de los pozos de alquitrán. ^{[ 20 ]}   

Al modelar los gases de efecto invernadero atmosféricos, se deben considerar las fuentes geológicas naturales de metano y otros hidrocarburos. No todas las fuentes de hidrocarburos en la atmósfera son resultado de emisiones antropogénicas. ^{[ 20 ]}

Las filtraciones de hidrocarburos en áreas urbanas o industrializadas representan un peligro geológico debido a la naturaleza explosiva de estos compuestos. El 24 de marzo de 1985, una bolsa de gas metano se filtró a través de una pequeña abertura entre la losa del piso y los muros de cimentación de una tienda de ropa Ross en Los Ángeles , a aproximadamente una milla al norte de los pozos de alquitrán de La Brea. Esta bolsa de metano provocó una explosión que hirió a 21 personas. ^{[ 21 ]} Este suceso aumentó la conciencia sobre los peligros potenciales de las bolsas de metano y las filtraciones de hidrocarburos en la zona. ^{[ 21 ]}

Los pozos de alquitrán son excelentes agentes de conservación y también tienen la capacidad de proporcionar datos de isótopos de carbono para árboles que han caído en el asfalto. El análisis de datos de isótopos de carbono en árboles prehistóricos puede revelar información sobre las respuestas de las plantas a diferentes cantidades de dióxido de carbono en la paleoatmósfera . ^{[ 22 ]} Se recuperaron muestras de árboles de Juniperus del Último Período Glacial de los pozos de alquitrán de La Brea, y revelaron que la proporción de CO ₂ intercelular y atmosférico era similar entre los árboles glaciales y modernos. Dado que la cantidad de dióxido de carbono durante el Último Período Glacial estaba entre 180 y 200 ppm (409,8 ppm en la actualidad), ^{[ 23 ]} había menos carbono disponible para la fotosíntesis . Los árboles de Juniperus tuvieron que aumentar la absorción de CO ₂ para sobrevivir en condiciones de carbono limitante. Es probable que la conductancia estomática de los árboles y la demanda de CO _{2 de} los cloroplastos fuera mayor durante este período para aumentar su consumo de carbono. ^{[ 22 ]} Al entrar en el siguiente período interglacial, la conductancia estomática y la demanda de CO₂ de los cloroplastos de los árboles _de Juniperus disminuyeron como resultado de temperaturas más altas y mayores concentraciones de CO₂ _en la atmósfera. Esta respuesta a las fluctuaciones en los niveles de carbono se observa en las plantas a lo largo del tiempo. Por ejemplo, se observa un aumento de la conductancia estomática en plantas C3 modernas cultivadas en ambientes con bajo CO₂ _. [ ^{22 ] También} se plantea la hipótesis de que el clima más húmedo durante el último período glacial pudo haber aumentado la disponibilidad de nitrógeno para las plantas, lo que a su vez aumentó la concentración de nitrógeno en las hojas. Este cambio pudo haber aumentado la capacidad fotosintética de los árboles de Juniperus . ^{[ 22 ]}

El cuerpo de una mujer de la época precolombina , la Mujer de La Brea , fue recuperado de los pozos de alquitrán de La Brea en 1914. Solo se conservaron el cráneo y partes del esqueleto, y se determinó que había muerto hace unos 9000 años. ^{[ 24 ]} Tenía entre 18 y 24 años al morir y medía entre 1,42 y 25 centímetros de altura. ^{[ 24 ]} Este es el único caso documentado de restos humanos encontrados en pozos de alquitrán. ^{[ 25 ]}

Durante miles de años, los nativos americanos utilizaron el alquitrán de los pozos de alquitrán de La Brea como adhesivo y aglutinante. ^{[ 1 ]} Lo usaban como sellador impermeable para revestir sus barcos y cestas. Cuando los europeos llegaron a los pozos de alquitrán, comenzaron a extraerlo para usarlo como material de techado en los pueblos cercanos. ^{[ 1 ]}