Che cosa è il petrolio?

fig. 1. Campioni di petrolio di Vallezza. Colori e densità differenti indicano la caratteristica di ogni pozzo

(foto A. Ciampolini).

Petrolio e gas naturale, come il carbone,  sono fossili combustibili. Si sono prodotti nell'arco di milioni di anni a partire dai resti di organismi animali e vegetali che hanno abitato il nostro pianeta in tempi antichissimi. Per questo motivo sono definiti: “fonte di energia non rinnovabile”: il loro processo formativo impiega infatti molte migliaia di anni per giungere a compimento, e la terra non può contenerne riserve illimitate.

Le sacche di petrolio, racchiuse all'interno di vere e proprie "trappole" geologiche, sono destinate a esaurirsi, a partire dall'inizio dell’estrazione, esattamente come è avvenuto nella miniera di Vallezza.

fig. 2. Una molecola di Benzene

La sostanza che chiamiamo petrolio è più precisamente una miscela naturale di idrocarburi liquidi che si combinano con altre sostanze di origine fossile. Essa è contenuta in rocce sedimentarie e associata a idrocarburi gassosi (gas naturali) e solidi (bitumi), in minori quantità. Le molecole che compongono gli idrocarburi sono composte prevalentemente, se non esclusivamente, da atomi di carbonio e atomi di idrogeno. La quantità di atomi di carbonio presenti nella molecola, caratterizza la qualità e lo stato degli idrocarburi, che si presentano allo stato gassoso se contengono fino a 4 atomi di carbonio, sono liquidi se sono composti da 5 a 16 atomi di carbonio, e si presentano allo stato solido quando hanno oltre 16 atomi di carbonio.

fig. 3. Una molecola di Cicloesano

Secondo l’ipotesi di formazione biogenica del petrolio, esso ha origine dalla trasformazione dei detriti organici depositati sui fondali marini, a partire dal periodo cambriano (circa 500 milioni di anni fa), fino a epoche più recenti, e sottoposti a pressioni e temperature elevate.

Dove oggi si trova l’Italia e il bacino del Mediterraneo, circa 180 milioni di anni fa, nel Giurassico medio, si trovava l'Oceano Ligure Piemontese. Circa 100 milioni di anni fa il movimento della placca africana cambia fino ad invertirsi, e inizia così il lento processo di trasformazione che, porta alla generazione del sistema montuoso delle Alpi, e si conclude nell’Oligocene, circa 30 milioni di anni fa. Nelle stesse ere una “spaccatura” nella placca tettonica dell’Europa occidentale, porta alla separazione dell’attuale Spagna dal sistema Sardo Corso e conduce alla formazione della catena appenninica. Sul fondale dell’Oceano Ligure Piemontese che ha inizio la storia del giacimento di Vallezza. 

Nel corso di milioni di anni sui fondali oceanici si accumulano detriti di roccia, sabbia e argilla, misti a resti organici di origine sia animale sia vegetale. L’ipotesi di formazione del petrolio avanzata da Tissot e Welte nel 1978, prevede una prima fase in cui il materiale organico e inorganico si compattano dando origine a strati sovrapposti di roccia sedimentaria che viene definita “roccia madre”.

 fig. 4. Schema di una trappola di idrocarburi

All’interno della roccia madre, a seguito di un complesso processo geologico possono formarsi gli idrocarburi. Con progressivo seppellimento dei detriti si ha la migrazione dei prodotti di trasformazione dalle rocce madri  di circa 1500 – 2000 metri e, grazie a temperature comprese tra 65° C e 120°C, si sviluppano reazioni di “cracking” che determinano una notevole produzione di idrocarburi. Tale processo si completa quando la roccia madre viene compressa a profondità ancora maggiori. Quando la roccia madre è completamente impregnata da un miscuglio di acqua olio e gas, inizia il processo di migrazione degli idrocarburi verso la superficie. Talvolta essi possono raggiungere la crosta terrestre dando origine ad affioramenti superficiali, in altri casi restano imprigionati nel sottosuolo e si vanno a comporre come giacimenti.

Per la configurazione di un giacimento vi deve essere innanzitutto la presenza di rocce serbatoio, composte da materiale poroso e impermeabile come sabbia o pietra arenaria, vi deve essere poi un sistema di rocce di copertura composto da rocce argillose o marmose impermeabili che contengono il petrolio. L’adeguata disposizione di questi due strati configura una “trappola” che imprigiona gli idrocarburi.