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ENSAYO DE UN METODO GEOQUIMICO PARA
LA DETECCION DE YACIMIENTOS DE CARBONy OCULTOS POR SEDIMENTOS MODERNOS.
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-I N D I C E pág.
1.- INTRODUCCION ................................... 1
1.1. ANTECEDENTES .............................. 2
1.2. AREA DE ESTUDIO ........................... 3
1.3. OBJETIVOS ................................. 5
1.4. METODOLOGIA ............................... 5
1.5. EQUIPO DE TRABAJO ......................... 6
2.- GEOQUIMICA DEL GAS PROCEDENTE DE LA EVOLUCION
DEL CARBON ..................................... 8
2.1. GENERALIDADES ............................. 9
3.- SISTEMATIZACION Y DETERMINACION PARA EL ANAljSIS
DE LOS GASES ADSORBIDOS EN SEDIMENTOS .......... 13
3.1. ANTECEDENTES .............................. 14
3.2. INTRODUCCION .............................. 15
3.3. TECNICA EMPLEADA .......................... 16
3.4. PATRONES .................................. 16
3.5. DESCRIPCION DEL SISTEMA .................... 17
3.5.1. Recipiente de extracci6n ........... 18
3.5.2. Limitaciones ....................... 18
3.5.3. Control de los gases portadores .... 19
3.6. CONCLUSIONES .............................. 22
4.- SECTOR DE PUERTOLLANO (CIUDAD REAL) ............ 25
4.1. INTRODUCCION .............................. 26
4.2. DESMUESTRE ................................ 27
4.3. RESULTADOS OBTENIDOS ...................... 29
S.- SECTOR DE ANDORRA (TERUEL) ..................... 35
5.1. INTRODUCCION .............................. 36
5.2. DESMUESTRE ................................ 37
5.3. RESULTADOS OBTENIDOS ...................... 38
6.- TRATAMIENTO ESTADISTICO DE LOS DATOS ........ 49
7.- ENSAYO SOBRE DETECCION DE GAS EN SUELOS APLI-
CADO A LA PROSPECCION GEOQUIMICA DE CARBON ... 547.1. MUESTREO Y ANALISIS DE GASES ............ 557.2. INTERPRETACION DE RESULTADOS ............ 5 57.3. CONCLUSIONES ............................ 60
8.- RESUMEN, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...... 62
9.- BIBLIOGRAFIA ................................. 67
ANEXOS: RESULTADOS MUESTRAS
1.- INTRODUCCION
2.
1.1. ANTECEDENTES
Aunque no se conocen antecedentes de investigaci6n mediante geoquimica de gases para la detección deyacimientos de carbón, ocultos por sedimentos modernos,es preciso establecer una serie de consideraciones en lasque se ha basado la investigación realizada.
La aplicación geoquimica para la investiga-ci6n de carbón, mediante la medida de gases adsorbidos enlos sedimentos situados sobre un criadero de carbón difiere en algunos aspectos fundamentales de la geoquímica convencional en la prospección de criaderos minerales de elementos metálicos.
Estas diferencias existen a pesar de que al~gunos tipos de criaderos minerales metálicos, están directamente asociados a minerales sedimentarios. En generaltodos los criaderos de minerales metálicos y de carbón poseen rasgos comunes. Asi por ejemplo ambos proceden de materia acumulada en condiciones específicas mediante cam-bios fisico-quimicos, en un medio acuoso, que son los portadores de los elementos causantes de la deposición y lasáreas o sectores favorables donde se depositan o forman -dichos depósitos, están directamente controlados por trampas morfol6gicas,generalmente de origen estructural.
Tanto en los criaderos de origen sedimenta-rio superficiales como formados en profundidad, los flui-dos portadores de la mineralizaci6n están gobernados porun sistema potencial de energía conocido (presión, tempe-ratura de fluidos, química osm6tica, etc). Además soncoincidentes en que ninguno de los componentes de loscriaderos minerales, especialmente en los de metales básicos asi como en los yacimientos de carbón, son generalmente solubles en medios acuosos. Una excepción importante
3.
es sin embargo el gas, cuya gran diferencia con el restode los criaderos estriba en la m,ovilidad de éste en su -propio medio.
Sin embargo mientras que el gas es objeto dedisolución, el carbón es insoluble y la prospección me-diante técnicas geoquímicas habrá que enforcarla analizando los gases que se están liberando o los emitidos durante su ciclo geológico y que han podido quedar retenidos -(adsorbidos) en los materiales situados directamente so-bre ellos. Asi por ejemplo se sabe que un incremento en -el rango del carbón, viene indicado por el aumento delcarbono fijo y/o un decrecimiento en componentes voláti-les, y está relacionado con un incremento de la profundi-dad. Esto indica que los carbones más evolucionados han -producido mayor cantidad de gases y por consiguiente existe un principio y de forma teórica mayor posibilidad de -que estos gases hallan podido quedar entrampados en los -sedimentos del entorno, si existiesen condiciones excep-cionales para ello. Esto es en sí el modelo que se inves-
0 tiga mediante las técnicas que se describen en el presen~te Proyecto,
1.2. AREA DE ESTUDIO
Mediante los estudios previos efectuados enlas zonas más prometedoras,se han escogido aquellos que -por motivos geológico-mineros, presentan mayor índice defavorabilidad para la concentración de gases.en los sedi-mentos de su entorno.
Estas dos zonas han sido las de Puertollano(Ciudad Real) y Andorra (Teruel) fig. nº 1, en donde lasformaciones carboniferas productivas, están recubiertas -por sedimentos modernos, situados encima en clara discor-dancia erosiva.
N c
ANDORRA
co
'Ir11PUERTOLL
la ÁREAS INVESTIGADAS
FIGURA N* 1
S.
1.3. OBJETIVOS
El objetivo general de este proyecto ha con-
sistido en detectar mediante la investigación adecuada, -
desarrollada en el plazo de dos años, la presencia de ca-
pas de carbón bajo un recubrimiento de sedimentos más mo-
dernos, basándose en las siguientes premisas:
lº) Todos los carbones contienen gases adsorbidos, que -
tienden a desprenderse por efecto de un gradiente de
presión, emigrando hacia la superficie.
22) Una parte de los gases desprendidos queda adsorbida -
por los materiales a través de los cuales pasan, en -
una proporción que depende de la naturaleza de estos
materiales.
13º) Estos gases adsorbidos son analizados cualitativa y
cuantitativamente mediante tébnicas:cromatográficas,
experimentadas anteriormente.
1.4. METODOLOGIA
Para el desarrollo de este estudio se' han
realizado las fases de trabajo que a continuación se espe
cifican:
En una primera etapa se recopiló la biblio
grafía más actualizada, de las áreas recomendadas en el -
anteproyecto, con la finalidad de determinar las más favo
rables para la ejecución de este método, siendo seleccio~
nadas las de Puertollano (Ciudad Real) y Andorra (Teruel).
A continuación se establecieron en el terre
no una serie de perfiles a lo largo de los cuales se han
tomado las muestras del horizonte C del suelo, poniendo
6.
especial cuidado en evitar contaminaciones, especialmen-te de la materia orgánica procedente del suelo vegetal.
Posteriormente las muestras se analizaron -de acuerdo con las técnicas cromatográficas, para lo -cual fue necesario adecuar el método de detecci6n, mediante ensayos previos de muestras ricas en gases (lignitos,hulla, etc) y los resultados obtenidos se tratarán esta-dísticamente.
Paralelamente se ha realizado un estudio sedimentol6gico sobre las muestras de sedimentos, determi-nándose el contenido en carbonatos, cuarzo libre y tipode arcilla para la interpretaci6n de los resultados, --acerca de sus caracteristicas de.adsorción, absorci6n ydesorci6n, incorporándose posteriormente a perfiles, planos y diagramas respectivos los resultados analíticos obtenidos.
Por otra parte con la finalidad de evaluarla presencia de gases, presumiblemente asociados a nive-les de carb6n, en el sector de Puertollano se procedi6 ala toma de gas libre, recogido en el horizonte B del suelo y análisis posterior de 17 muestras sobre uno de* losperfiles anteriormente desmuestrado.
Por último se ha confeccionado este Informeen donde se incluyen todos los resultados obtenidos ylas conclusiones, recomendándose al final los trabajos arealizar en el futuro.
1.5. EQUIPO DE TRABAJO
El proyecto fue realizado por Felix CañadaGuerrero, Ingeniero Superior de Minas del IGME, corrien-do a su cargo la direcci6n, supervisi6n y coordinación -del mismo.
7.
La ejecución del Proyecto fue realizada por
un equipo de C.G.S., S.A. actuando como Jefe de Proyecto
J.Manuel Martin Vivaldi.
Dada la complejidad del Proyecto y debido a
la problemática de la toma de muestras y sobre todo la -
adecuación del método para el análisis cromatográfico -
del gas contenido en los sedimentos en pequeñas cantida-
des, análisis de los resultados e interpretación de los
mismos, etc, etc, los técnicos de CGS han estado en con-
tinuo contacto con Enrique Lopez Pamo, Geoquimico, Fran-
cisco Lopez Santiago, Ingeniero Técnico de Minas, ambos
del IGME y J. Zato de la E.T.S.I.M. de Madrid, en donde
se han realizado los análisis cromatográfic*os.-
Los trabajos para la toma de gases libres
sobre el horizonte B, e interpretación de los mismos,
han sido efectuados por Luis Ocafía Robles, de CGS, S.A.
El análisis de estos gases se llevó a cabo
en los laboratorios del Instituto de Quimica Biorgánica
de Barcelona.
Por otro lado, los análisis sedimentol6gicos
y mineral6gicos mediante Rayos X, se efectuaron respecti
vamente en el I.A.T.O. y Universidad de Salamanca.
2,- GEOQUIMICA DEL GAS PROCEDENTE DE LAEVOLUCION DEL CARBON
9.
2.1. GENERALIDADES
Durante la génesis de cualquier depósito -
de carbón se distinguen una serie de estadios de trans-
formación de la materia orgánica los cuales van acompaña
dos siempre por la formación de gas.
El primer estadio es la transformación de
los restos vegetales en turba, teniendo lugar este proce
so en los pantanos. El estadio siguiente consiste en la
transformación en lignito y posteriormente en hulla, te-
niendo lugar estos procesos cuando las formaciones sed¡-
mentarias alcanzan una subsidencia a profundidades más o
menos importantes donde alcanzan temperaturas y presiones
elevadas y es entonces cuando tiene lugar la transforma-
ci6n final dando lugar a la antracita.
La composición del gas del primer estadio
de transformación está formada fundamentalmente por meta
no y en menor cantidad nitrógeno, arg6n y CO 2* El nitró-
geno y el arg6n que se encuentran en la turba proceden -
del aire y se presentan en cantidades insignificantes, -
mientras que el metano y el CO 2 proceden de los procesos
bioquimicos.
Estos procesos bioquímicos que van a conti
nuar durante el curso del enterramiento de la turba tien
den a amortiguarse en la transformación a lignitos. Este
tránsito va acompañado por la formación de metano y de -
CO23 pero en mucha menor cantidad que en el estadio de -
acumulación de las turbas en los pantanos.
La composición de la materia húmica y del
carbón que se está formando es muy complicada. La estruc
tura de estas moléculas es compleja y está constituida -
por grupos de átomos de carbón ciclicos y en parte por -
10.
radicales CH, CH y CH siendo éste último más raro. Las2 3moléculas de hulla comprenden además de carbono e hidr6-
geno, oxígeno, nitrógeno y azufre. La transformación de
lignitos en hullas y despues en antracitas hace dismi—nuir el porcentaje de oxígeno y de hidrógeno, mientrasque el contenido de los otros elementos tiende a aumen-tar, especialmente el carbono que llega a ser en las an-tracitas el 94% o 95% o incluso más. Este enriquecimien-to en carbono es debido a la pérdida de los grupos late-rales más ricos en hidrógeno (CH2' CH3 ) y de otros ele-mentos durante la evolución geol6gica con temperaturas -elevadas. Ese desprendimiento de los grupos laterales,conduce a la formación de metano y de otros gaseg que escapan de la hulla.
Las primeras etapas de la transformación -de la materia hullifera están caracterizadas principal-mente por la producción de CO 2 y en las etapas posterio-res por la formación de metano.
Artificialmente se ha comprobado que un calentamiento de la turba conduce a la formación de ligni-tos, proceso que va acompafiado con el desprendimiento degas, el cual contiene el 81% de CO 29 el 8,4% de Ci�4,y el2,2% de H 21 todos ellos mezclados con otros gases. Igualmente se ha observado que el calentamiento posterior de
2los lignitos con una presión de hasta 6.000 kg/cm conduce a la formación de un producto cuya composición es
aproximadamente una antracita, conteniendo 89% de carbo
no. El gas desprendido durante este proceso contiene un
70 u 80% de metano y un 8% de CO 2*
Ahora bien, en la naturaleza, lo que ocu-rre es que el aire de la atmósfera puede infiltrarse localmente en los horizontes poco profundos de los yaci-mientos conteniendo lignitos o hullas, los cuales pueden
sufrir una oxidación -parcial de la materia orgánica transformada en carbón y dar lugar a la formación de abundante Co2*Los lignitos se oxidan más fácilmente, lo que explica elalto contenido en CO2 de muchas minas.
En función de la elevación de presión y -temperatura los carbones sufren un proceso de cambio enla composición del gas producido, lo cual presenta graninterés desde el punto de vista genético y sobre todopor su posible detección en los sedimentos de su entor-no. Trabajos especificos, han demostrado que existe unacierta zonalidad en la concentración del N CO y CH2 2 4en los yacimientos de hulla.
Las profundidad de los limites de esas zo-nas son diferentes para los distintos yacimientos y de-penden de las condiciones geológicas y de la intensidadde intercambio del gas con la atmósfera. Así la profundidad del límite superior del metano está caracterizadapor el intercambio de gas con la atmósfera hasta la su-perficie terrestre en lo que se denomina la zona de ero-si6n gaseosa. Otro limite caracteristico es la profundi-dad de la zona de desmetanizaci6n completa donde la par-te superior de la zona nitrógeno-gas carbónico por continuaci6n de cambio de gas con la atmósfera en donde no seencuentra más que metano en grandes concentraciones.
En ciertas zonas hullíferas el límite superior de la zona con metano se encuentra entre 50 y 200 -metros de profundidad, aunque se conocen r,� `gi)nes donde,1este limite se encuentra mucho más profundo (800 m).
En otros sectores la zona de desmetaniza-ci6n se encuentra completamente ausente, mientras que para otros sectores su espesor no es más que 10 6 20 m.
12.
Estudiando la composición de los gases procedentes de carbones, es preciso dividirlos en dos gran-
des grupos:
a) gases libres que se encuentran bajo la forma de acu-mulaci6n en los yacimientos de carbón y su entorno,
b) gases contenidos en el propio carbón, en el estado adsorbido u. ocupando poros aislados y que no puedenser extraidos más que despues de someterlos a molien-da e incluso a pulverización.
Es evidente, que la finalidad perseguidaen el presente proyecto ha sido fundamentalmente la de-tección de gases del primer apartado, aunque también sehan realizado ensayos sobre muestras de carbón.
3.- SISTEMATIZACION Y DETERMINACION PARA EL ANALISISDE LOS GASES ADSORBIDOS EN SEDIMENTOS.
14.
3.1. ANTECEDENTES
El tipo de técnica a emplear para la de-
terminación cuantitativa de los gases adsorbidos y/o ---
ocluidos en carbones y sedimentos de su entorno, se comen-
z6 a utilizar anteriormente en la prospecci6n de radiacti
vos y requiere fundamentalmente dos condiciones.
1º Un foco emisor de un "fondo" detecta-
ble y con una cadencia practicamente constante.
2º Un medio con una permeabilidad practi-
camente isotr6pica o del que al menos sean perfectamente
conocidas las variaciones de la permeabilidad en cada una
de las distintas direcciones.
Estos dos supuestos pueden darse como cons
tantes de la emisión radiactiva por las propias caracte—
rísticas de las radiaciones.
Si hacemos esto extensivo a los carbones
las complicaciones son mucho mayores, ya que, en primer
lugar habria que hacerse la pregunta de que si un yacimien
to de carb6n puede considerarse como un foco emisor'cons-
tante de gases.
Si esto es cierto, lo será con mucha menor
intensidad que en.un yacimiento de petr6leo donde se tienen -
contenidos de hidrocarburos a gran presi6n.
Con respecto a la cuesti6n que si un yaci-
miento de carb6n emiti6 gases en algún momento de su evo
luci6n, como hemos visto anteriormente esto es cierto, pe
ro lo que desconocemos es si estos han podido quedar par-
cialmente atrapados en los sedimentos de su entorno y si
han llegado hasta los sedimentos pr6ximos a la superficie.
En cualquiera de los supuestos, las canti-
_dades retenidas en las capas que lo bordean serán cantida-
des mucho más pequeñas que en el caso de los hidrocarburos
procedentes de un yacimiento de petr6leo, por lo que la
técnica a emplear para su detecci6n habrá de ser mucho
más precisa.
3.2. INTRODUCCION
Los primeros ensayos realizados sobre mues
tras de sedimentos para determinar la cantidad y tipo de
gases adsorbidos u ocluidos, se realizaron sobre 2 gr de
muestra levemente desmenuzada y sometiéndola a vacio, a
tres temperaturas, 50ºC, 100ºC y 200+C, alcanzándose las
siguientes conclusiones:
1º A 50ºC se observ6 que se detectaban un
mayor número de gases (metano, propano y butano) en todas
las muestras ensayadas. El isóbutano aparece aproximadamen
te en un 30% de las muestras.
22 El metano, a cualquier temperatura en
que se haga la extracci6n, es el gas más abundante.
32 El etano no aparece en ninguna muestra
a cualquier temperatura en que se realice la extracci6n.
42 La concentraci6n de metano es máxima
en una misma muestra, cuando se realiza la extracci6n, a
100ºC, le sigue la de 40ºC y por último 200ºC. Cabe pen-
sar, por tanto, que trabajando a 200ºC, parte de este gas
se combustione y no aparezca en su máxima concentraci6n.
Por tanto se lleg6 a la conclusi6n de que
con este método se obtienen gases pero en pequeña canti-dad. Esto debía ser porque parte de los gases presentes -en las muestras, podrían estar ocluidos en vez de adsorbi
16.
dos y fue entonces cuando se plante6 que era preciso una
trituración previa de la muestra en recipientes hermática
mente cerrados y sometiendo la muestra a una temperatura
de 10OºC, ya que en esta fase la concentraci6n del metano
es máxima.
3.3. TECNICA EMPLEADA
Con objeto de aumentar el máximo la sensi
bilidaddel cromat6grafo, se procedi6 a regular la llama
y poner la máxima espiral de admisi6n de muestra que el -
cromat6grafo puede recibir, lo que lleva a detectar canti
dades del orden de 40 partes por bill6n americano, _(109)con todos los riesgos de seguridad que estoz limites con-
llevan.
3.4. PATRONES
Se ha partido del patr6n mas diluido que
posee el laboratorio cuyas concentraciones son las siguien
tes:Metano SOS P.P.M.
Etano 13,8 p.p.m.Propano 8,7 p.p.m.Isobutano 3,3 p.p.m.Butano 2,8 P.P.M.
Estas concentraciones suelen guardar rela
ci6n con la frecuencia con que suelen encontrarse estos -
gases en los sedimentos.
Pues bien, con estas concentraciones se
ha conseguido en las condiciones limites del aparato un
cromatograma como el que se adjunta y que es perfectamen
te reproducible,
17.
t
STOP
3.5. DESCRIPCION DEL SISTEMA.
Para la extracci6n de los gases, despues
de diversas pruebas se opt6 por el sistema. que se
aprecia en la fotografía y que fundamentalmente consta
18.
a) De un horno regulable mediante un reos
tato, que se observa a la derecha de la imagen, y que per
mite introducir en su interior un recipiente ae hasta 250
m1,.donde se muele la muestra para su extracci6n de gases.
b) De un tubo de vacio de unos 400 ml.
Lleno de mercurio y provisto de un nivel.
c) De un dep6sito colector de 500 m1 para
recogida de gases con cierre de agua.
Todos ellos con un sistema de llaves arti
culadas.
3.5.1. Recipiente de extracci6n.-
Vasija metálica, herméticamente cerrada,
en cuyo interior puede triturarse mediante unas aspas co-
nectadas a una batidora, hasta 100 gr de mineral, para
luego extraer a vacio los gases adsorbidos y ocluidos.
Todos los cierres de e.ste receptáculo lle
van juntas de amianto y plomo para cerciorarse de que no
sueltan gases por calentamiento.
3.5.2. Limitaciones.-
Como consecuencia de haber aumentado tan-
to el limite de sensibilidad, se observa que se hacen de-
tectables todo tipo de impurezas, tanto contenidas en el
aire ambiental, como en los gases portadores, por lo que
debe procederse a un control riguroso de ambos. Diferen-
cias de +_ 15% que son inherentes a toda técnica cromato-
gráfica, en estas condiciones límites pueden verse más -
acusados, por lo que lo único que permite admitir con se-
guridad son diferencias acusadas de unas muestras a otras.
19.
3.5.3. Control de los gases portadores.-
Despues de estabilizar el aparato a dia-rio, se invierte el sentido de las válvulas para que sellene la espiral de admísi6n con el gas portador y a con
tinuaci6n se hace pasar este por el detector de llama,
tanto para comprobar el gas portador como los causantes
de la llama y el estado de la columna.
Por el cromatograma que se detalla, pue-
de observarse que tanto los gases como la columna se -hallan en perfecto estado, no produciéndose señal algunadetectablé por el sistema de control automátipo del apa-rato.
0.60
2t
t
10.44
1 *3 0
S- T
20.
Aire ambiente Esto constituye un pro-
blema importante. Dada la contaminaci6n ambiental, sobre
todo en determinadas épocas del año del aire de Madrid -
en donde se han realizado los ensayos, en estas condicio
nes de trabajo la contaminaci6n es detectable por lo que
fue preciso imponer un control riguroso diario de dicho
aire, cantidades que deben ser consideradas como fondo -
deducible en cuantas determinaciones se efectuen.
Lo ideal hubiera sido disponer de un la-
boratorio con aire perfectamente puro y descontaminado -
pero esa posibilidad está fuera de alcance y como en mu-
chas ocasiones se ha necesitado hacer uso de este aire -
ambiente contaminado para llevar a volúmenes constantes
los gases extraidos, así como para operaciones de barri-
do y limpieza, es preferible el uso de un gas de fondo -
perfectamente conocido que pensar en mezclas que pudieran
realizarse de un gas muy puro con otro contaminado.
El fondo de esta forma es prácticamente
constante a lo largo del dia y con muy pequeñas diferen
cias de unos dias a otros.
En la figura siguiente se muestra un cro
matograma correspondiente a la respuesta proporcionada
por el aire del laboratorio con indicaci6n de la fecha.
21.
2
5.21
2tt
12. 30
14-765Tí
FEB,,,28/34 TIME 12:01:54
CROMATOGRAMA DEL AIRE DEL LABORATORIO
Gas extraido del recipiente de molienda
de la muestra.- También y con objeto de control constan-
te ha de ser el aire extraido con el aparato del reci-
piente que contiene la muestra antes de ser introducida
ésta, lo que proporcionará lo que pudieramos considerar
como "fondo" del sistema de extracci6n.
El siguiente diagrama muestra el corres
pondiente cromatograma del recipiente de molienda (bati-
dora) sin muestra de mineral y como puede apreciarse,
con los cromatogramas anteriores las diferencias encajan
perfectamente dentro de los límites de precisi6n de la
técnica utilizada.
22.
5. 1-,7
2t
12.36
13.30
CROMATOGRAMA DEL AIRE EXTRAIDO SIN MUESTRA MINERAL.-
3.6. CONCLUSIONES
A la vista de los resultados obtenidos
y de acuerdo con el instrumental disponible e instala~-
ciones utílizadas se llegó a la conclusión de la técni-
ca siguiente para operar:
1º Partir de 100 gramos de muestra de mi
neral y triturar en el recipiente cerrado, mediante la -
"batidora".
22 En muestra aparte, determinar la hume
dad de la mencionada muestra para poder referir todos -
los resultados a/4 /1 por 100 gr de muestra.
32 Cerrar herméticamente el orificio de
conexión con la "batidora" y extraer los gases del reci-
piente a vacio y una temperatura de 1002C, llevando siempre el volumen de gases procedentes de la vasija a 400ml.
ÍL
23.
42 Analizar estos gases en el cromatógra-
fo, descontando en todo momento el fondo diario y referir
los resultados a 100 gr de materia seca.
Con tal fin se efectu6 la superposici6n -
de los cromatogramas obtenidos, con la muestra GC-164,
comparándola con el cromatograma obtenido del aire ambien
tal. S T R R T'jE
2 5 -2,Fti
3.98 5.215.13
2tt
10.7212.4612.19
13. 56
TT
Como se puede observar, no hay ningún con
traste lo que prueba que dicha muestra no contienen gases
adsorbidos ni ocluidos pues las diferencias que se Obser
van respecto al "fondo" son perfectamente admisibles, den,
tro del error experimental del cromat6grafo.
En el segundo caso se tomaron dos muestras
de carb6n (hulla) procedentes de la capa 31 del sector de
Puertollano observándose, como se muestra en el cromato-
grama siguiente, que a partir del propano hay diferencias
muy acusadas respecto al "fondo" del día, como se puede -
observar con referencia al diagrama anterior.
24.
74
>. 06
66
11.0410 . 15
Como resumen de todo lo descrito podemos
concluir indicando que la técnica utilizada es la más apro
piada dentro de las limitaciones e interrogaciones de que
el contenido en gases que existan se encuentran o n6 en -
cantidades detectables, y con este método se realizarán -
los análisis de todas las muestras disponibles de los sec
tores de Puertollano y Andorra.
4.- SECTOR DE PUERTOLLANO (CIUDAD REAL)
4.1. INTRODUCCION
La cuenca carbonífera de Puertollano es
una cubeta de unos 7,5 km de longitud y 2,5 km de ancho,
de edad Stephaniense que contiene abundantes niveles de
hulla y cuatro de pizarras bituminosas, estando recubier
ta en toda su extensión por margas lacustres del mioceno.
Los materiales carboníferos de la cuenca
de Puertollano se apoyan en discordancia angular y erosi
va sobre rocas del Paleoz6ico inferior.
La serie de esta cuenca alcanza cerca de
500 m, estando constituida por materiales terrígenos, con
la única excepción de ciertos niveles de aglomerados y -
tobas que aparecen en la parte baja de la serie.
Por otro lado existen numerosas intercala
ciones de tobas que según WAGNER (1983) son menos impor-
tantes a medida que aumenta la influencia fluvial. La ¡m
portancía de dicha actividad volcánica viene confirmada por
la presencia de un paquete de aglomerados volcánicos, de
13 m de potencia, que constituye la base de la sucesión
Stephaniense.
La extensión máxima del lago viene repre-
sentada por la formación de pizarras bituminosas, exis—
tiendo zonas pantanosas donde se formó el carbón. Actual
mente se reconocen varias capas, que se han denominado -
localmente capa 0, capa 1, ete, en sentido descendente,
existiendo raices y troncos en posición de vida entre las
capas 2 y 3 lo que implicaría un periodo de colmataci6n -
del lago.
El área seleccionada dentro de esta cuen-
ca (Plano n2 1) para el ensayo y desarrollo de este pro-
yecto, ha estado condicionada a la proximidad superficial
27.
de las capas nº 2 y 3 en el sector occidental de la -
Cuenca, en donde estas se encuentran inexplotadas, lo -
que nos há permitido la toma de muestras sobre estos dos
niveles, para la determinación de los gases adsorbidos -
Ú ocluidos en el carbón. Posteriormente sobre los sedimen
tos terciarios, situados directamente encima de las capas
2 y 3 de hulla, se han realizado los perfiles, que más -
adelante se describen, y que para su ubicación se han te
nido encuenta que no estuvieran influenciados por la pro
ximidad de antiguas escombreras, ni labores de explotación
próximos.
4.2. DESMUESTRE
En esta zona para la toma de 'muestras ex-
traidas siempre sobre el horizonte C, se han realizado
pocillos mediante medios mecánicos de hasta 1,50 m de
profundidad, pero en general estaban comprendidos entre
1,10 y 1,20 m.
Esta profundizaci6n estaba siempre justifi
cada, para que la muestra estuviese ausente de materia --
orgánica, que pudiese posteriormente interferir en la de-
terminación del total de gases absorbidos u ocluidos en
el sedimento. Con este fin se realizaba una observación
visual de detalle con la muestra recogida.
Las muestras una vez etiquetadas y ensaca-
das se enviaron al laboratorio de la E.T.S.I.M. de Madrid,
para su posterior análisis cromatográfico.
Al fin de comprobar que las muestras du-
rante el traslado, hubieran podido perder parte de los ga
ses absorbidos u ocluidos, se tomaban muestras repetidas
que eran envasadas en recipientes herméticos, para su com
probaci6n posterior.
28.
En este sector se ha llevado a cabo la -
ejecución de cuatro perfiles A, B, C y D (Plano nº 2) -
tomándose las muestras sobre sedimentos del Mioceno, con
una cadencia de 10 m.
El perfil A se ha realizado a lo largo de
una zona de falla, estando situada su prolongación hacia
el Sur, sobre la proyección de las capas de carbón nº
y 3, tal como se observa en el diagrama siguiente en don
de las muestras GC-70 a GC-72, están situadas-en la ver-
tical de la capa nº 2 y las muestras GC-85 a GC-87, sobre
la capa nº 3.
CG-75 CG-76 CG-77 CG-78 CG-79 C"0 CG-81 CG-82 CG-83 CG-84 CG-85 CG-86 CG-87CO-70 CG-71 CG-72 CG-73 CG-«r44 9 .. ......... ..
77-7.. .7777 .
*C�PA '2'.
3
MIOCENO
STMANIENSE
CAPA DE HULLA.000000
Escala 1 /l.000
El perfil B se ha realizado en dirección
perpendicular a dos fracturas más o menos paralelas, con
la finalidad de comprobar si existe una mayor concentración
de gases en las proximidades de las fallas interceptadas -
(fallas pre-Mioceno), que pueden haber servido de vehículo
para migración de los gases procedentes de las dos capas -
en profundidad.
29.
E¡ perfil C es prácticamente paralelo al
anterior y su finalidad es la misma que el anterior, pero
difiere esencialmente con el, en que en profundidad inter
secta a las dos capas de carb6n.
Por último en este sector se realiz6 el -perfil D que intersecta prácticamente de forma perpendicular a las capas de carb6n Nos. 2 y 3, y a igual distanciade las dos fallas que delimitan este bloque.
Se han realizado en total 181 pocillos, dentro de este sector, observándose que bajo el recubrimien-to plio-cuaternario constituido por arcillas conteniendoabundantes cantos de cuarcitas, se encuentran margas are-nosas y/o arcillas margosas, normalmente de color rojizoo amarillento del Mioceno, de los cuales se han tomado lasmuestras (GC-1 a GC-181), para su posterior determinaci6nde contenido en gas.
4.3. RESULTADOS OBTENIDOS
Sobre las muestras del sedimento se ha lle-
vado a cabo un análisis cromotográfíco cuantitativo, cuyos
resultados se indican en las tablas nº 1 y nº 2. Simultá-
neamente se realiz6 un análisis también cuantitativo, so-
bre esas mismas muestras, para carbonatados (calcita), arena (cuarzo) y mineralogia de arcillas (Tablas nº 3 y 4).
Con los distintos contenidos de gases de -
esas muestras se han confeccionado los gráficos de cada gaspor separado y uno con el total de gases, todos ellos como se
puede observar en el plano n2 3, están agrupados en un so-
lo perfil en donde se indica la posici6n de la muestra y
la proyecci6n te6rica de las capas de carb6n nº 2 y nº 3.
Hoja n -- -------------
TABLA Nº
CONTENIDO EN HIDROCARBUROS LIGEROSbRfa. HUMEDA Mil 100 9, materia seca OBSERVA-
MUESTRA CIONESTOTAL DMETANO ETANO PROPANO IS013UTAN BUTANOGASES
GO-5 11956 Ot5O 0935- 0908 opol 09030 0,97--
GO-10 9o-35 0974 0937 0908 0902 OPO32 1,242
0,476GO-15 Ot27 OtO9 0902 090267995 0907
GO-20 8988 0,,02 0906 09003 09005 0,88
GO-25 1OP66 --- 0904 1-045 09002 09018 0,11
GO-30 14900 -- 0904 0906 0,10GO-35 l8r36 --- 0903 opol -- - 0,04
GO-40 llp72 0904 0906 09022 09010- 0,132
GO-45 13949 0*04 OtO7 --- -- 0,11
GO-50 9935 M3 09002 0,032
GC~55 15943 0903 0904 OvO22 09017 0,109
GO-60 10902 0902 09005 09004 09012 0,41
GC�63 13979 -- 0904 0,04
GC-66 10*85 OPO3 0903 0,06
GC-68 14901 0902 0,02
GO-69 15924 OtO7 ogio 0*005 0407 0,182
GO-70 16997 0903 0,03
GO-72 l7p9O 0902 0902 09097 0,137
GC-74 15PO5 0903 0903 0,06
GC-77 17,97 --- --- 0,04 09033 0,07
GO-80 9951 -- --- --- --- --
GO-82- gp0o 0935 - 0904 -- 0,39
GC-83 9914 003 - 0903 - -0,36
GC-85 1008 OP34 OPO4 0911 09014 09004 0,5085
GO-87 8916 0920 0903 109005 0,235
Hola n.* -------------
TABLA Nº 2
F�Rfa. HUMEDADCONTENIDO EN HIDROCARBUROS LIGEROS
.u¡/ 100 9. materia OBSERVA-MUESTRA CION
.ES
METANO ETANO PROPANO IS013UTANC BUTANO TOTAL D
11 1 r, A q Tr. q j
G0-88 12981 0917 0903 0913 09005 0,335
GO-92 15929 0920 0902 01,08 09023 0,323
GC~95 13995 0925 M8 09,12 - 0,45
GO-98 15970 - 0913 Orl4 09023 09023 0,316
GO-105 14984 09,16 00,02 0#05 - 09023 0,253
GC-115 11977 - -- - -
GC-120 10971 - 0902 0906 0,08
GC~125 8,V99 - --
G0-130 l7r99 0902 0,02
GO-140 16985 01,02� --- - 0,02
GO-145 12970 0963 oto 09005 0,675
GO-150 17950 - -
GC-154 18922 0905 09003 0,053
GO-157 l7v1,72 -- 09005 0,005
GO-160 11982 -
GO-163 9936 0903 0008 0909 0,2
GO-164 7964 0#03 0906 09013 0,103
GO-165 8976 -
GO-168 7987 0903 0*04 0,07
GO-171 89,39 0906 0906 --- 09004 0,124
GO-174 8920 0906 orog 09014 09087 0,251
GO-177- 9959 --- -- 09007 0,007
A-1-1 49-90
A-1-5 61,27 -- -- -
7-904 09,21 0905 y 09,07 1 109016
32.
TABLA N2 3
ArcillaMuestra Calcita Cuarzo
(+OxFe y amorfos)
GC-10 1 33 66GC-15 1 29 70GC-20 0.5 32 68GC-25 ,-'0.5 18 82GC-30 ZO.5 17 83GC-35 ZO.5 15 85GC-40 4 20 76GC-45 12 17 71GC-50 17 8 75GC-55 6 15 79GC-63 13 14 73GC-66 13 11 76GC-68 8 12 80GC-69 -11-0.5 13 87
40.5 15 85GC-70GC-72 0.5 14 86GC-74 0.5 22 78
17 8 75GC-7769GC-80 26 5
GC-82 27 4 69GC-83 35 5 60GC-85 21 10 69GC-87 31 6 63GC-88 12 14 74GC-92 z 0.5 12 88GC-95 ZO.5 16 84GC-98 12 15 73
GC-105 17 4 79GC-115 17 11 72GC-120 25 3 72GC-125 21 11 68GC-130 /-0.5 14 86GC-140 -'-0.5 13 87GC~145 3 31 66GC-150 ZO.5 16 84GC-154 2 12 86GC-157 ZO.5 12 88GC-160 5 14 81GC-163 31 3 66G -164 26 9 65CGC-165 20 13 67GC-168 13 2 85GC-171 31 ZO.5 69GC-174 30 30 67GC-177 26 5 69
33.
TABLA Nº 4
Muestra Esmectita Clorita Interestratificados Ilita Caolinita
GC-10 10 - 28 62GC-15 14 - - 19 67GC-20 20 - 3 27 50GC-25 6 - - 64 30GC-30 4 - 1 32 63GC-35 3 - 3 50 44GC-40 2 - 5 44 49GC-45 2 - 7 36 55GC-50 2 - 1 41 56GC-55 1 - 3 65 31GC-63 2 - 58 - 40GC-66 - - - -GC-68 2 - 79 19GC-69 2 - - 64 34GC-70 3 - 31 - 66GC-72 6 - 25 - 69GC-74 3 1 24 30 42GC-77 - - 3 68 29GC-80 1 - - 69 30GC-82 1 1 22 22 54GC-83 1 - 31 31 37GC-85 2 41 - 57GC-87 - 3 74 23GC-88 - - 66 34GC-92 3 - 11 43 43GC-95 7 1 - 58 34GC-98 2 - 40 - 58GC-105 4 - 29 67GC- 115 1 - 7 53 39GC- 1 20 4 1 1 76 18GC-125 3 - 2 71 24GC- 130 5 - - 62 33GC- 140 3 - - 86 11GC- 1 45 1 - 5 70 24GC- 150 4 - - 48 48GC- 1 54 6 - 62 32GC- 157 5 - - 24 71GC- 160 9 - 6 20 65GC- 163 3 - 6 50 41GC- 164 1 - 8 62 29GC-165 1 5 41 - 53GC-166 4 - 35 61GC- 171 3 - 36 61GC- 1 74 0 - 66 - 34GC-177 3 - 1 53 33
34.
Según esto, cabría esperar que los valo-
res máximos , estuvieran situados sobre la vertical de --
las capas , por un lado y por otro sobre las zonas de --
fracturas ( fallas).
Sin embargo, a primera vista se observa -
que no se distinguen unos valores máximos que correspon-
dan de forma clara con las capas de carbón o fracturas.
Lo que si se obtiene en cada uno de estos
gráficos , es una línea muy quebrada que presenta máximos
aislados , y en pocas muestras su máximo se presenta en -
los cinco gases analizados , por lo que se puede interpre
tar, como que el método y medios empleados , no parece ser
en principio positivo , posiblemente debido•al pequeño nú
mero (50) de muestras aisladas que se han analizado.
También esto parece corroborarlo , el estu-
dio estadístico realizado con estos datos y que se descri
be en un capítulo posterior.
Por otro lado, lo que sí parece observarse,
a través de las 50 muestras estudiadas para este sector -
en donde se ha determinado el contenido en carbonatos, -
cuarzo libre y tipo de arcilla (Tablas n° 3 y 4), que el
mayor contenido de gases de manera absoluta parece encon-
trarse en aquellas muestras con mayor abundancia en cuar-
zo y carbonatos por una parte y por otra que esten presen
tes en relativa cantidad arcillas del tipo esmectítico.
Por lo tanto se puede concluir indicando,
que existe una ligera tendencia, en la que se observa que
la mayor acumulación de gas en el sedimento viene contro-
lada por dos factores esenciales, uno físico y otro minera
lógico . Es decir que cuando más poroso sea el sedimento
y mayor cantidad de arcillas esmectíticas contenga, mayor
será la posibilidad de encontrar gas detectable en esa --
muestra.
5,- SECTOR DE ANDORRA (TERUEL)
36.
5.1. INTRODUCCION
La cuenca lignitífera2del Norte de la provincia de Teruel, ha sido la segunda seleccionada duran-te el estudio biliográfico previo del presente Proyecto,para llevar a cabo el desmuestre y análisis de los sed¡-mentos situados inmediatamente encima de la formación delignitos de Escucha.
Hasta hace unos diez años, a la potente y
extensa formación lignitífera de esta región se le cono~
cía como Lignitos de Utrillas y se le atribuía una edadAlbiense.
Fue Aguilar M. y at. (1971) el que defi-
nio el tramo lignitifero productivo como Fm. Escucha, llegando a distinguir tres miembros, inferior, medio y supe
rior, situada entre las facies Urgon y la Formación Utrillas.
Es precisamente en el término inferior yde manera especial el término medio en donde se encuen-tran las capas de carbón más importantes de la fm. lignitos de Escucha.
En el sector comprendido entre Andorra yAriño, la formación lignitifera está formada por dos pa-quetes de lignito importantes.
La sucesi6n presente del sector, está cons
tituida por tramos arcillo arenosos en la base, encima se
sitúa un paquete de unos 80 u 90 m en donde existen has-
ta cuatro capas de lignito (capas P,Q,R,S) con espesorescomprendidos entre menos de un metro y 25 metros aproxi-madamente, entre los que se intercalan niveles de arenasy arcillas. A techo existe otro tramo con dos capas de -lignito (capas N 0).
37.
En clara discordancia sobre este tramolignitífero en este sector se situan los sedimentos terciarios y cuaternarios, sobre los que se ha llevado a -cabo la ejecución de cuatro perfiles, en proximidad a laactual cantera a cielo abierto, que durante el tiempodel desmuestre, ENDESA estaba explotando. La finalidadde esta proximidad a la cantera, se hizo con el objetode proyectar bajo el sedimento terciario la posición delas capas de lignito, con mayor precisión.
5.2. DESMUESTRE
Como en el sector de Puertollano, las --muestras tomadas en los pocillos mediante medios mecáni-cos, en profundidades comprendidas entre 1,40 � 1,80, estuvieron siempre ausentes de materia orgánica que pudie-ra interferir en el contenido del análisis de los gasesadsorbidos u ocluidos en el sedimento.
La mecánica del desmuestre, situación delas muestras en el mapa etiquetado, ensacado, transportey análisis se realizo como en el sector de Puertollano,descrito anteriormente.
Se han efectuado en esta área cuatro per-files, tres situados sobre los sedimentos terciarios A-1A-2 y A-3 y el perfil B sobre el hastial de la cantera -en donde estaban presentes las capas de lignito (Planonº 4).
Los perfiles A-1, A-2 se realizaron sobrelas capas P, Q, R y S, tal como se muestra en el dibujoadjunto, con el objeto de que la proyección de las capasde carbón bajo los sedimentos del terciario se encuentrenen la vertical de las muestras recogidas.
38.
N° DE MUESTRA 27 28 29 30 34 32 33 34 35 36 37 38 39
p Q R S
N 0
/
TERCIARIO
LIM ITE INFERIORDE LA F.M. ESCUCHA;IF/ CAPA DE LIGNITO
El perfil A-3 se hizo en borde de una can
_o- tera de desmonte para la explotación, estando entonces -
las muestras situadas a mayor profundidad de la topogra-
fía actual. La finalidad de investigar a mayor profundi-
dad, se realizó para una comprobación de mayor enriqueci
miento de gases en esos sedimentos. La profundidad de to
ma de muestra está comprendida entre los 2 y 4 metros.
En total, en el sector de Andorra se toma
ron 138 muestras, observándose como en Puertollano, que
existía un suelo vegetal de aproximadamente un metro de
profundidad (horizontes A y B), las muestras recogidas -
en el horizonte C, fundamentalmente eran arcillas de co-
lor gris, que localmente eran marrones. Puntualmente exis
tian areniscas e incluso conglomerados, de los cuales se
recogía la matriz arcillosa y en todas ellas estaba au-
sente la materia orgánica.
5.3. RESULTADOS OBTENIDOS
Los valores de metano, etano, propano, ¡so
butano, butano, así como el total de gases se muestran -
en las tablas n4 5 y 6, estando expresado su contenido -
en microlitros por 100 gr de materia seca.
39.«no Hoj& of .... .......-
TABLA Nº 5
CONTENIDO EN HIDROCARBUROS LIGEROSRfa. HUMEDAD Mil 100 9, materia seca OBSERVA-MUESTRA *Y., CIONES
METANO ETANO PROPANO ISOBUTANC BUTANO TOTAL DEGASES
A-1-15 4906 0922 OrlO 0909 09033 0,443
A-1-19 4993 - -
A-1-22 0*71 0901 OrOO6 0,016
A-1-25 3r85 - -
A-1-27 5939 09021 09003 0,024
A-1-29 4988 -- -
A-1-31 3905 -
A-1-33 4931 0903 0912 OvOO2 0,152
A-1-35 4987 - 0902 0907 0,09
A-1-37 6950 - OtO6 0906 09019 00008 0,147
A-1-39 6939 - - 0903 01,002 09006 0,38
A-1-41 12952 - 0904 0914 09007 10PO08 0,195
A-1-44 3925 - 0905 -- - vroog 0,059
A-1-47 6951 - 0902 0905 -- OPO05 0,075
A-1-50 3970 - 0904 0908 09003 09008 0,131
A-1-54 7997. 0907 ogio 09018 0,188
A-2-1 6s08 0#02 047 09007 0,097
A-2-5 5954A-2-10 5981A-2-15 10934A-2-19 4p22 - 0901 09004 0,014
A-2-22- 5916 - 0901 0#004 0,014_
A-2-25 4980 - - -A-2-27 6918 -
8945
Hola n.' ----------- 40.
TABLA Nº 6
CONTENIDO EN HIDROCARBUROS LIGEROSRfa. HUMEDAD M111 00,9. materia seca OBSERVA-MUESTRA 010 CIONES
]TOTAL DIMETANO ETANO PROPANO ISOBUTANC BUTANO GASES
A-2-31 9934
A-2-33 25973 0,015
A-2-35 21954 -A,2-37 6*84 - 09004 0,004
A-2-39 5p06 - 0906 0905 0*007 0,018
A-2-41 1953 -
A-2-44 4937 -
Am-2-47 3980 0#08 OtO5 09013 0,143
A-2-50 7938 - -
Am-2-54 4#08 0902 otol 0,03
A-3-1 5932 - 0901 0,01
A-3-3 6948 --
-
A-3-5 61,92 0906 0904 09007 09007 0,114
A-3-7 6930 --- 0901 - 09010 0,02
A-3-9 4946 0905 orlo 09014 0,164
A�-3-11 6945 - 0901 09006 0,016
B-1-3 15949 -0920 OPO4 0915 M09 0413 0,415
B�-3 12989 OP57 0906 Orl6 09,005 09052 0,847
B-4 15997 0975 09006 0905 00,0030 809
B-5-2 199,15 --- OP05 Orl2 09005 09012 0 187
B-7-1 5970 --- 09,05 orog -- OPO21 0,161
P 9-1. 12931 - orlo 0907 09011 09018 0,199
B-11-1 19976 0913 opiq 0920 OtO23 09073 0,616B-13-3 11925 0963 0915 0908 09003 09034 0,897.
B-15-1 8906 y OPO7-- 10904 1 109023 1 0,1331
41,
El total de muestras para este sector hasido de 50, las cuales fueron previamente seleccionadasde todas las recogidas, por su situación estratégica favorable dentro de los perfiles A-1, A-2 Sr B.
Con los valores obtenidos se han construido los gráficos de contenido para gas por separado comopuede observarse en las figuras nº 2, 3, 4 y 5, en dondese han proyectado la disposición de las distintas capasde lignito.
Superponiendo los gráficos de los perfi-les A-1 y A-2 para comprobar si los máximos se disponenen la proyección de las capas de carbón y además un -cierto paralelismo entre los máximos y mínimo� de cadaperfil, se obtienen los siguientes resultados:
lº- El perfil A-1 presenta mayor conteni-do en gases de forma absoluta.
2º- No se ha encontrado el paralelismo -que era lógico encontrar entre el perfil A-1 y A-2.
3º- Que al igual que en el sector dé Puertollano, no aparece un "fondo" regional y sobre este --unos valores que pudieran corresponden con los máximos -esperados, sino lo que se obtiene son unos valores máxi-mos muy dispersos que no permiten correlacionarlos conlos sectores donde están proyectadas las capas de ligni-tos.
Como también pasaba en la otra área investigada parece existir una tendencia que indica que el método y medios empleados no parece ser en principio posi-tivo, aunque quizás esto sea debido principalmente al pequeño número de muestras analizadas y que están situadasde forma aislada.
0.09-
0.08-
O�07- A-1
006-CL>
0 05-cp00 0.04-
0.03-
0.02 A-2
0.01
0151-4
11
1 5 10 15 19 22 25 2'7 29 31 3-3 35 37 39 41 44 4 1 50 54 No MUESTRAProyección de los niveles de lignito
FIG. 2 CONTENIDO EN GAS ETANO
0.20-
OD
C7uID
0.10- A-1
0
IA-20 - - - - - - - -
1 5 lo 15 19 22 25 27 29 31 33 35 37 39 41 44 47 54 No MUESTRA50
Proyección de. los niveles de lignito
FIG. 3 CONTENIDO EN GAS PROPANO
40
300
20 A-1
20
C>0
0 - - - - - - - - - - - -
1 5 lo 15 19 22 25 27 29 31 33 35 37 39 41 44 47 50 54 N` MUESTRA
Proyecci6n de los niveles de lignito- 0 0
FIG. 4 CONTENIDO EN GAS BUTANO
A-1150
,0 100
.2
00
50-
A-2
01 5 lo 15 19 22 25 27 29 31 33 35 37 39 41 44 47 50 54 No MUESTRA
Proyección de los niveles de lignito 1. = o
FIG. 5 CONTENIDO ACUMULADO DE GAS ETANO + PROPANO + ISOBUTANO +BUTANO
46.
También se ha realizado un estudio sed¡-
mentol6gico con estas 50 muestras, determinando los carbo
natos, arena y tipo de arcillas, cuyos resultados se mues
tran en las tablas nº 6 y 7.
Un análisis detallado de las mismas, indi
can que a mayor porosidad de la roca, es deéir mayor can-
tidad de silice, el contenido en gas aumenta, si además
existe la presencia de arcilla de tipo esmectítico.
Esto último parece interpretarse como que
para que existan gases adsorbidos u ocluidos en el sedi-
mento, es importante que exista porosidad, pero no sufi-
ciente, pues es preciso que además estén presentes arci-
llas de tipo esmectitico.
47.TABLA Nº 7
ArcillaMuestra Calcita Cuarzo
(+OxFe y amorfos')
A~1-1 9 15 76A-1-5 8 48 44A-1-5' 9 52 39A-1-10 13 23 64A-1-15 20 34 46A-1-19 40 15 45A-1-22 60 5 35A-1-27 60 6 34A-1-29 65 10 25A-1-33 50 13 37A~1-35 23 30 47A-1-37 34 14 52A-1-39 31 20 49A-1-41 30 23 47A-1-44 51 9 40A~1-47 52 7 41A-1-50 60 12 28A-1-54 38 13 49A-2-1 4 49 47A-2-5 12 44 44A-2-10 33 17 50A-2-15 32 30 38A-2-19 88 12 0A-2-22 26 30 44A-2-25 18 41 41A-2-27 1 52 47A-2-29 2 33 65A-2~31 2 38 60A-2-33 ¿0.5 4 96A-2-35 1,0.5 <0.5 100A-2-37 39 12 49A-2-39 25 30 45A-2-41 50 6 44A-2-44 38 8 54A-2~47 34 19 47A-2-50 51 7 42A-2-50 52 7 41A-2-54 36 30 34A-3~1 10 49 41A-3-3 29 41 30A-3-5 9 40 51A-3-7 34 15 51A-3-9 9 37 54A-3-11 25 22 53B-1-3 <0.5 6 94B-3~1 <O. 5 10 90B-4 ZO.5 13 87B-5-2 <0.5 2 98B-7 13 6 81B-9 ,',0.5 10 90B-11-1 zO.5 ZO.5 100B-13-3 1 5 94B-15~1 -',0.5 60 40
48.
TABLA Nº 8
Muestra Esmectita Clorita Interestratificados Ilita Caolinita% % % % %
A-1-1 1 71 26A-1-5 - 37 63A-1-5' - 75 25A 1-10 100 - -
A-1-15 - - 87 13A 1-19 4 - - 80 16A-1-22 9 - - 77 14
- - 91 9A-1-27A-1-29 - - - 85 15A 1-33 3 - - 81 16A-1-35 - - - 87 13A-1-37 1 - 1 84 14A 1-39 2 - 88 10A-1-41 1 - 3 82 14A 1-44 1 - - 85 14A-1-47 2 - - 86 12A-1-50 - - - 93 7A 1-54 - - 77 23
- - 23 77A-2-1A 2-5 5 1 - 74 20A-2-10 5 - - 61 34A-2-15 5 2 64 29A 2-19 - -A-2-22 6 - 61 13A-2-25 4 - 75 21A-2-27 5 - - 48 47A-2-29 6 - - 60 34A-2-31 3 - - 52 45A-2-33. 1 - - 90 9A 2-35 2 - - 77 21A-2-37 6 - - 67 27A-2-39 5 - - 75 20A-2-41 - - - 77 23A-2-44 13 - 5 71 11* 2-47 1 - - 89 lo* 2-50 12 - - 76 12A-2-54 1 - - 86 13A 3-1 4 - - 42 54A-3-3 7 - - 48 45A-3-5 10 - - 40 50A-3-7 4 - - 66 30A-3-9 4 - - 40 56A-3-11 13 - - 61 26B-1 -3 37- - - - 63B-3-- 1 27 - - - 73B-4 33 - - 67 -
B-5- 2 21 - - 53 26B-7 3 - - 49 48B-9 5 1 1 40 53B-1 1-1 24 - - 38 38B-13 -3 23 - 50 27B-15 -1 22 - 78
6.- TRATAMIENTO ESTADISTICO DE LOS DATOS
49.
6.- TRATAMIENTO ESTADISTICO DE DATOS
Para completar la investigaci6n realiza-
da y darle un aspecto más riguroso que la mera observa-
ci6n y comprobaci6n de los datos procedentes del análisis
de gases obtenidos se ha realizado un tratamiento estadís
tico con todos los valores de los resultados.
Primeramente se ha procedido a calcular
para cada uno de los cinco gases analizados el valor me-
dio (1), la desviaci6n tipica (T) y el tanto por ciento
de muestras que no presenten contenido en cada gas. A con
tinuaci6n se ha calculado el valor x + 2 V-, considerando
lo como umbral de posibles anomalías. Y por último se re
lacionan las muestras que dan valores superiores a x + 2
para cada uno de los gases.
Todos estos valores se muestran en las ta
blas nº 9 y 10.
En general para las dos cuencas estudia—
das se observan unos valores muy dispersos, debido en par
te al gran número de muestras que para la mayoría de los
gases es cero. Así se ven unos valores de la desviaci6n
típica mayores que la media, dando esto una idea de la
dispersi6n de estos datos.
Para cada gas, lo normal es encontrar que
más de la mitad de las muestras no lo contienen, llegando
incluso a valores del 95% en la cuenca de Andorra para el
metano. El caso más favorable es el de propano en la cuen
ca de Puertollano, el cual no aparece solamente en un 19%
de los sedimentos analizados.
so.
TABLA Nº 9_
PUERTOLLANO
Nº de muestras analizadas: cuarenta y siete.
Metano Etano Propano Iso-But. Butano
x 0.880 0.0382 0.0456 0.00397 0.007
v- 0.175 0.0732 0.0367 0.00751 0.022
% muestras con 74% 40% 19% 70% 490/6contenido nulo
x + 2 GF 0.438 0.01846 0.119 0.01899 0.051
nº muestras que 5,10,145 5,10 85,88, 10,15,40 72,174presentan ano- 95,98. 55,92,98malias.
TERUEL
Nº de muestras analizadas: cuarenta y cuatro
Metano Etano Propano Iso-But. Butano
x 0.0097 0.0184 0,0261 0,00134 0,006
u- 0.0447 0,0264 0.0390 0.00435 0.0064
% muestras con 95% 54015 59% 86% 500/6contenido nulo
x + 2 T 0.0991 0.0712 0.1041 0.01004 0.0188
Nº muestras que 1-10 1-54 1-33,1-41 1-27 1-15presentan ano- 1-15 2-47 1-54,3-9 1-37 1-541;;�lias.
si.
TABLA Nº 10
NLI muestras de carbon analizadas: nueve
Metano Etano Propano Iso-But. Butano
x 0.253 0.079 0.106 0.0062 0.027
0.291 0.054 0.051 0.0070 0.020
nº muestras con 44% (DO/. CY/0 3-T/o (Y/O,contenido nulo.
TABLA Nº 11
RELACION Metano Etano Propano Iso-But. Butanoconc.gascarb6n/ 26.0 4.2 4.0 4.6 4.5cOLnAlto,se
52.
En cuanto a las muestras que presentan -
anomalías se observa que son muy pocas y rara vez un mis-
mo sedimento presenta anomalla en más de un gas, habiendo
solamente dos muestras sobre 91, que las dan en dos gases
y solamente una en que tres de sus gases se encuentran -
por encima del umbral x + 29- . Así pues nos encontramos
que de las 91 muestras analizadas, diecinueve contienen
algún gas por encima del valor anómalo pero que sin embar
go son muy pocas las que contienen varios gases por enci-
ma de dicho valor, como cabria esperar.
Para la interpretación de estos datos, ca
bría preguntarse con cual o cuales de los gases detecta-
dos se van a definir las zonas de interés, pues investi-
gar con uno u otro n.:s va a llevar a objetivos'diferentes
y en algunos casos bien distantes entre sí. Otra posibili
dad sería trabajar con la suma total de gases en este ca
so los que tienen una mayor influencia en el resultado es
el metano, etano y propano, pues estos se encuentran en -
mayor concentración que el isobutano y butano. Habiendo -
sido de esta última forma como se ha procedido para la in
terpretaci6n de los resultados.
Comparando los valores medios cbtenídos -
de las dos cuencas, se aprecia como la de Puertollano pre
senta unos valores que son aproximadamente el doble para
el etano, propano e isobutano; el del metano es ocho ve-
ces mayor y el butano se encuentra en concentraciones pa-
recidas.
Al disponer, solamente de los análisis de
carbones procedentes de la cuenca de Andorra, no se puede
afirmar si esta concentración en la cuenca de Puertolla-
no, se debe a una mayor retención de los gases por parte
de los sedimentos de su cuenca o a una mayor producción
de los mismos en los carbones de dicha cuenca.
53.
Sin embargo si podemos comparar las con-
centraciones de gases en los sedimentos y carbones de An-
dorra, ya que en esta cuenca se analizaron nueve muestras
procedentes de carbón. Confrontando los valores medios pa
ra cada-gas como se muestra en la tabla nº 11, se observa -
que los gases etano, propano, isobutano y butano se pre-
sentan cuatro veces más concentrados en el carbón que los
sedimentos. Sin embargo, el factor de concentración de en
riquecimiento del metano en los carbones llega a ser de
veintiseis.
7.- ENSAYO SOBRE DETECCION DE GASEN SUELOS APLKADOSA LA PROSPECCION GEOQUIMICA DE CARBON,
55.
7.1. MUESTREO Y ANALISIS DE GASES (SECTOR PUERTOLLANO)
Con objeto de evaluar la presencia-en su
perficie de gases presumiblemente asociados a niveles -
carbonosos, se procedió al análisis de 17 muestras de -
gas libre recogidas en el horizonte B del suelo, cuyos -
resultados se incluyen en la tabla n2 12.
La metodologia de muestreo, empleada an-
teriormente en múltiples ocasiones con excelentes resul-
tados, consiste en la extracción de gas a una profundidad
media de 50 cm, mediante tubo de acero inoxidable acopla
do a un dispositivo de bombeo. Las muestras se recogen -
en contenedores especiales a presión para su envio al la
boratorio.
Las determinaciones, efectuadas mediante
cromatografia de gases, comprenden: N29 0 2' Co2' H29 He,
CH4 y otros hidrocarburos ligeros. En la tabla se re-
flejan los resultados obtenidos.
La red de detección se estableció median
te un perfil longitudinal situado sobre dos capas de car
b6n de posición conocida, que a su vez coincide con el -
perfil D realizado previamente para el muestreo en hori-
zonte C. Con ello se prentende determinar si existen al-
teraciones en la composición quimica del gas del suelo,
y si se corresponden con el emplazamiento de las capas.
La fig. 6 recoge la posición de las muestras y su equiva
lencia respecto al perfil D.
7.2. INTERPRETACION DE RESULTADOS
El análisis comparativo de las concentra
ciones de las seis especies determinadas (fig. 7 y 8) po
ne de manifiesto la existencia de anomalías positivas en
56.
TABLA Nº 12
ANALISIS DE GASES
OtrosMuestra N2 0 2 CO 2 CH4 H 2 He hidro.
1 71 17 12 0.0010 0.0010 0.0010 -
2 75 16 9 0.0010 0.0010 0.0010 -
3 79 21 0.08 0.0010 0.0010 0.0010 -
4 78 21 0.11 0.0010 0.0010 0.0010
5 79 19 1.7 0.0019 0.0010 0.0010 -
6 79 17 3.6 0.0064 0.0020 0.0010 -
7 80 15 4.8 0.0010 0.0010 0.0030 -
8 79 18 2.3 0.0010 0.0010 0.0010
9 81 19 0.71 0.0010 0.0010 0.0010 -
10 80 19 1.2 0.0010 0.0010 0.0010 -
11 80 19 0.77 0.0010 0.0010 0.0010 -
12 80 19 0.80 0.0240 0.0010 0.0010 0.100
13 80 20 0.47 0.0010 0.0010 0.0010 -
14 80 19 0.59 0.0010 0.0010 0.0010 -
15 80 19 1.2 0.0010 0.0010 0.0010 -
16 80 18 2.0 0.0044 0. 0010 0.0015 0.043
17 19 0.41 0.0010 0.0010 0.001081
57.
FIG. 6
-SITUACION DE MUESTRAS
PERFIL D PERFILMUESTRAS GAS
147148149
Camino Camino150151 CORRESPONDENCIA152 1- SUELO GAS153 2..
CAPA 154 CAPA- 3,., 152 1153 2
CARBON CARBON ---j-155 154 3156 5 . 155 4157 6 . 156 5158 7 . '157. 6159 158 7160 8 . 160 8161 162 9162 9 . 164 10163 165 11164 10. 166 12165 li. 167 13166 . 12. 168 14
CAPA 167 . CAPA 13. 169 15-168 -14- 170 16
CARBON 169CARBON 15. 171 17
170 16.171 17.172173174175176177178179180181
CH4 C02(ppm) (% V)
240 - 12LEYENDA
220 ~
C02200 - 10 CH4
H2
180 - ...... HeCx Limite detección
160 - 8 +0.1%, otros hidrocarburos
(2j 0.043% otros hidrocarburos
140 -He
(pprn)120 - 6
100 - 30
80 - 4H2
(pp rn)
60 - 2020
40 - 2
20 ........ CK
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12(1) 13 14 15 16W 17
. * 4Proyección capa carbón Proyección copa carbón
FIG. 7 DISTRIBUCION DE ANOMALIAS GASEOSAS
02N 2
(%V) (%V)
21- - 82
N2 - 8020 -
7819
18 -76
17 - 74
7216 -
152 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17
FIG. 8 DISTRIBUCION DE ANOMALIAS GASEOSAS
60.
en zonas próximas a la hipotética posición de las capas,
concretamente en los tramos comprendidos entre las mues-
tras 4-9 y 14-17. Dichas anomalíais, definidas por las es
pecies CO29 CH49 H 2 y He, se reflejan en el contenido en
gases atmosféricos mayoritarios por sendos descensos en
las concentraciones de 0 Asimismo, la importante pre-2*sencia de CO en los puntos 1 y 2 lleva asociada una dis2minuci6n de 0 2 e incluso de N2- Esta situación evidencia
un efecto de dilución por parte del di6xido de carbono.
La muestra nº 12 presenta un contenido
de CH4 y otros hidrocarburos ligeros superior al de to-das las restantes. En la gráfica se observa que este pi-co no tiene correspondencia con las restantes especies,al igual que ocurria con el CO2 en los puntos 1 y 2.
7.3. CONCLUSIONES
La presencia de niveles de carbón se
refleja en la composición del gas de los materiales supra
yacentes (horizonte B del suelo), en forma de anomalíaspositivas de las especies: CO2y He, H2 e hidrocarburos
ligeros. Asimismo el contenido de oxígeno, y en algún ca
so el nitrógeno, resultan afectados por el efecto diluyen
te del CO 2*
La existencia de elevados contenidos -de CO 2 en las muestras 1 y 2, y de CH4 en la n2 12, no -
se refleja en las concentraciones de los demás gases, -
aunque se considera ligada al carbón como fuente inicial
del gas. La información disponible no permite una inter-
pretaci6n más precisa.
61.
En base a los resultados obtenidos se
considera que el rendimiento del ensayo resulta satisfac
torio dentro de sus propias limitaciones. No obstante, a
létodo como técnica de prospecci6n,efectos de validar el m
se precisa de un desarrollo mucho más amplio del estudio
que permita caracterizar el fen6meno de desgasificaci6n
del carb6n, adecuar la sistemática de muestreo y análisis
y determinar su ámbito de aplicaci6n.
8,- RESUMEN, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
62.
8.- RESUMEN, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Aunque no se conocen antecedentes de una
investigaci6ngeoquimica mediante la utilización de gases
adsorbidos u ocluídos en los sedimentos del entorno de -
un yacimiento de carbón, es preciso establecer que en -
principio existe la posibilidad de que los gases emiti-
dos durante la transformación de la materia orgánica pri
maria hasta el estado actual durante el ciclo geológico,
pueden haber quedado atrapados y ser,detectados mediante aná1
lisis cromatográficos de precisión.
Durante la ejecución del presente proyec
to se seleccionaron mediante un estudio bibliográfico -
exhaustivo y detallado, los sectores de Puerto'11ano (Ciu
dad Real) y Andorra (Teruel), en donde las capas de car-
b6n, indistintamente sean huLlas, 0 lignitos, se encuen-
tran recubiertas por sedimentos terciarios en clara dis-
cordancia erosiva y en principio con relativo pequeño es
pesor.
El objetivo principal de este proyecto
ha consistido en detectar'los gases adsorbidos u ocluidos
mediante técnicas cromatográficas experimentadas anterior
mente. No obstante ha sido preciso ensayar y adecuar la
técnica mediante pruebas efectuadas a distinta temperatu
ra y en diferentes condiciones de extracción hasta lle—
gar a la conclusión de que el método más favorable con-
siste esencialmente en una trituración previa en recipien
tes herméticamente cerrados y sometiendo la muestra a una
temperatura de extracción de 100ºC.
Tanto en la cuenca carbonífera de Puerto
llano como en la mesozoica de Andorra se implantaron per
files, y se realizaron pocillos mediante medios mecáni-
63.
cos para recoger el sedimento por debajo del horizonte Bdel suelo, con la finalidad que la muestra estuviera li-bre de la materia orgánica de origen vegetal que pudierainterferir en la determinación de los gases adsorbidos uocluidos en el sedimento.
En total se han realizado 319 pocillos,
de donde se han tomado otras tantas muestras, de las cuales se han realizado 100 análisis sobre muestras selec-
cionadas y situadas estrategicamente -50 en el área de
Puertollano y 50 en la zona de Andorra- para la determi-
naci6n cuantitativa de gases mediante análisis cromato-
gráficos.
En cada una de estas muestras se ha de-
terminado el contenido de los siguientes hidrocarburos
ligeros: Metano, Etano, Propano, Isobutano y Butano, -
así como el total de gases, expresando estos resultados
en mililitros por 100 gramos de muestra seca.
Situados estos valores sobre los respec-
tívos perfiles se han obtenido unos gráficos en los que
previamente se han implantado la proyecci6n de las capas
de carb6n situadas inmediatamente debajo de los sedimen-
tos terciarios y/o cuaternarios.
Del examen visual de estos gráficos se -
observa en ambas zonas que no existe una corre spondencia
de los valores máximos con las zonas que cabría esperar
estas concentraciones de gases, que pueden haber migrado
a través del sedimentos, desde las capas de carb6n.
Lo único que se aprecia es que en todos
los perfiles existen unos máximos y mínimos muy disper-
sos y que no existe tampoco un paralelismo entreperfi-
les que han intersectado la proyeccí6n de las mismas ca-
64.
pas de carbón, ni concentraciones de máximo contenido -en gases en las zonas de fallas.
Estadisticamente, los resultados indí-can que la desviación típica es mayor que la media dan-do idea de la dispersión existente, por lo que no puedenseñalar que valores pueden considerarse como una concen-
traci6n anómala.
Los pocos resultados anómalos no parecen
corresponderse, aunque si se' observa que los gases que
presentan una mayor influencia para el total de gases
son el metano, etano y propano.
También se observa que los'varores de la
cuenca de Puertollano (hullas) son aproximadamente el do
ble para el etano, propano e isobutano y ocho veces ma-
yor el metano,, respecto a la cuenca de Andorra (lignitos).
El butano presenta valores parecidos en las dos cuencas.
como no existen análisis de los carbones
procedentes de Puertollano, no se puede afirmar que la -
concentración en los sedimentos de este sector sea debi-
da a una mayor retención de los mismos, hasta que no se
realice dicha determinación.
Lo que si parece que se ha puesto en evi
dencia, tanto en la cuenca de Andorra como en la de Puer
tollano, mediante un análisis sedimentológico de conteni
do en cuarzo, carbonatos y tipo de arcillas, es que los
sedimentos con mayor contenido en detriticos, es decir,
más porosos, presenta una mayor posibilidad de.contener
gases adsorbidos u ocluidos, y esto aumenta considerable
mente si existe la presencia de arcillas del tipo esmec-
títico.
65.
Resumiendo esta técnica utilizada así
como los métodos y medios empleados parece mostrar que
en principio no es positiva, pero posiblemente esta ten
dencia observada se debe al pequeno número de muestras
analizadas.
Por lo tanto es aconsejable que en el -
futuro para conocer el verdadero alcance de la prospec-
ci6n realizada se lleve a cabo el análisis del resto de
las muestras tomadas. Con los resultados que se obtengan
se estará en mejor situación para indicar la importancia
y utilidad del método, que se ha usado, por primera vez
para la prospección de carbón, situados bajo sedimentos
más modernos.
Paralelamente a esta investigación se
ha realizado un ensayo sobre el perfil D, en el sector
de Puertollano, de donde se ha recogido 17 muestras de
gas libre presente en el horizonte B del suelo.
Posteriormente se ha llevado a cabo la
determinación cuantitativa para He, H2y N 2y 0 2' CH4 yCO 2* Una vez situadas las muestras y la prospección de
las capas de carbón sobre este perfil, se observa que
las anomallas positivas de CO 2y He, H2 e hidrocarburos
ligeros, se corresponden con la posición de dichos nive
les de hulla.
En base a los resultados obtenidos, se
considera que el rendimiento del ensayo es satisfactorio
pero por supuesto hay que hacerlo con considerables re-
servas, ya que estas anomalías positivas se definen
en base a— un n�imero reducido de muestras. Por tan-
to es preciso señalar que a efectos de unificar el méto-
do como técnica de prospección, es preciso un desarrollo
mucho más amplio del estudio que permita caracterizar el
66.
fenómeno de desgasificaci6n del carbón, adecuar el siste
ma de muestreo y determinar el ámbito de aplicación.
9,- BIBLIOGRAFIA
67.
9.- BIBLIOGRAFIA.
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A N E X 0 S
:kV.` INSTITUTO DE QUIMICA 13110-ORGANICACONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTiFICASJORGE GIRONA SALGADOSIN IBARCELONA - 34TELS. 206 00 S3 - 204 06 00 Telex 117111n
Barcelona, 5 de Julio de 1.984
COMPAÑIA GENERAL DE SONDEOS, S.A. -
Coraz6n de María, 15 (Te-toi IH'C& CAQ.DÓ«
M A D R I D -2-
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Otros
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Firmado: Joan Albaigés
