jueves, 22 de noviembre de 2012

Juegos para conocer las montañas


DIALOGO CON ERNESTO CRISTALLINI, DOCTOR EN CIENCIAS GEOLOGICAS, LABORATORIO DE MODELADO GEOLOGICO, FCEN



Mediante lo que se llama “modelado análogo”, la geología busca averiguar la forma que adquieren las cosas que se deforman y se agrietan. Saber dónde hay fracturas tiene hoy una importancia fundamental, por ejemplo, para la extracción del shale gas.
 
–Cuénteme qué es lo que quiere averiguar sobre este mundo.
–Básicamente, yo estudié geología porque siempre me gustó la naturaleza y todo lo que está relacionado con la parte no viva del planeta. Me interesa más que nada la formación de las montañas y todo lo que tiene que ver con el planeta en sí como lugar que habitamos.
–La formación de las montañas fue de alguna manera la línea conductora que fue regulando las distintas teorías geológicas, ¿no? –Exactamente. Un poco por eso me acerqué a la geología. A todos los geólogos nos gusta mucho la naturaleza. Dentro de eso, antes de empezar a estudiar ya coleccionaba minerales, me gustaban las piedras y las rocas. A medida que fui estudiando, fui dejando esa parte coleccionista del naturalista y me interesé más por los procesos de formación. Particularmente, estudio la deformación de las rocas: cómo se deforman y cómo gracias a esa deformación se producen montañas, cadenas montañosas. Yo, entonces, hice la tesis en la Cordillera de San Juan, en la parte más alta. Siempre uno tiene una visión muy parcial de la geología cuando está en el terreno, porque la mayor cantidad de la geología en realidad pasa por debajo de los pies de uno y del nivel de observación de uno. Siempre me interesó todo lo que tuviera que ver con la experimentación y los modelos. Mi padre y mi madre eran los dos científicos, químicos, y siempre me contagiaron el entusiasmo por los experimentos. Y dentro de la geología uno no terminaba haciendo demasiados experimentos. De ahí surgió generar una línea que acá no existía.
–¿Y cuál es? –Bueno, es toda la parte de modelado análogo: de alguna manera, se trata de jugar con materiales que representen a escala lo que está pasando en la naturaleza para determinar cuáles son los procesos que no vemos. Eso fue un poco lo que me condujo a empezar a formar un laboratorio de modelado, y de allí se desprendieron muchos estudiantes y muchos jóvenes. Dentro del modelado trabajamos tanto con la parte experimental como con la parte computacional, de modelados numéricos. La más divertida es la de modelado análogo, porque es un trabajo más manual.
–Cuénteme un poquito sobre eso. –En el modelado análogo, nosotros tratamos de representar un proceso. Por ejemplo, todo el plegamiento de una cadena montañosa en una caja donde ponemos capas de arena, inducimos determinadas fallas si queremos ver algún determinado proceso, etcétera. Cada experimento se plantea y después se comprime o se extiende de acuerdo con lo que queremos ver y vemos cómo se deforma eso. Lo que después hacemos es cortar el experimento en varias porciones y lo integramos en una visualización tridimensional donde tenemos acceso a todo lo que no tenemos acceso en la realidad.
–¿Esa analogía no es un poco débil? –Más o menos, según lo que quiera investigar. Todos los experimentos se intentan siempre a escala; nunca se puede hacer completamente el experimento. No se puede escalar geométricamente, dinámicamente... no se puede escalar en todas las variables. Se puede, con materiales, representar lo que se tiene en la naturaleza, pero no se pude escalar, por ejemplo, la gravedad, y eso trae una serie de problemas. Pero determinados procesos se pueden ver en el experimento aunque no esté completamente escalado. Y se pueden ver estructuras reales que confluyen en el experimento; no necesariamente van a ser exactamente iguales que las que tenemos en la naturaleza, pero son reales y podemos ver cómo evoluciona ese experimento, cuál es la cinemática, qué estructuras se desarrollan primero, cosas que por ahí no se pueden ver tan fácilmente de otra manera.
–¿Y las temperaturas y las presiones brutales se pueden escalar? –Depende de los experimentos. Hay experimentos que escalan las presiones y temperaturas. Si lo que me interesa mostrar es el cambio en esas presiones y temperaturas, por ejemplo, voy a hacer un experimento que contemple eso. Si no, lo que busco son materiales que me permitan hacer lo que yo quiero. Se usa mucho la arena por ejemplo, porque es un material sin cohesión. La roca, por el contrario, es un material muy cohesivo. El tema es el efecto de la gravedad sobre esa cohesión. Si yo hago un experimento en una caja chica y lo diseño como un material cohesivo como una roca, ese experimento no se va a deformar como una roca. En cambio, si lo diseño como un material no cohesivo, ese material va a representar a la roca, que sí es cohesiva, pero que está sometida a una presión importantísima por el espesor de esas capas que se están deformando. Hay muchos procesos que se pueden ver así y que se pueden estudiar, sobre todo lo que es geometría: las formas que adquieren determinadas estructuras.
–¿Está representando objetos que están dónde? –En general lo que nosotros trabajamos es lo que ocurre en la corteza superior, los últimos 5 o 10 kilómetros de espesor. Eso es por el interés particular de nuestro laboratorio, pero hay otros que trabajan para ver la deformación en otros ambientes.
–¿Y cómo es la otra manera de modelar? –Con modelos numéricos, modelos de elementos discretos, de elementos finitos.
–¿Se siguen usando? –Sí. Y los discretos en geología son mejores todavía.
–¿Cómo se forma el elemento discreto? –En el modelo de elementos finitos se modela un medio continuo, que se divide en pedacitos. Acá lo que se hace es al revés, se modela un medio discreto: son todos pedacitos separados uno de otro. A lo sumo uno puede ponerle un ligante para unirlos, pero se comporta como si fuera una arena virtual, donde cada elemento es una especie de esfera con propiedades mecánicas. En principio están sueltos, salvo que alguno le ponga algún tipo de “cemento numérico” que los adhiera y les dé una determinada cohesión. Lo bueno de este tipo de modelos es que permite muy bien todo lo que es el estudio de la propagación de las fallas, de las fracturas, que en elementos finitos es más difícil: se ve la zona de deformación, pero no se ve cómo se propagan las discontinuidades, porque justamente el modelo es un medio continuo. En cambio, en el modelo de elementos discretos el medio es discontinuo y tiene ligantes, que cuando se rompen marcan la posición de una falla o de una fractura.
–¿Y qué averigua con toda esa metodología? –El principal objetivo de nuestro tipo de trabajo es averiguar, por un lado, la geometría, es decir, la forma que adquieren las cosas deformadas. El interés de esto no es solamente básico sino también económico y está muy vinculado con la industria del petróleo: el petróleo se ubica muchas veces en trampas estructurales, que son justamente rocas que tienen una determinada forma porque están deformadas. De acuerdo con esa forma es la cantidad de hidrocarburo que se va a poder acumular ahí adentro. Por otro lado, también muy vinculado con la industria, averiguamos el tema del fracturamiento: dónde se rompe más la roca. Eso tiene una aplicación porque actualmente todos los reservorios de rocas que tenían porosidad primaria (las areniscas, los conglomerados) se están acabando porque ya fueron en gran parte explorados. Lo que se busca son rocas que inicialmente no se explotaban porque eran muy cerradas, pero que si están rotas sí tienen porosidad y permeabilidad. Si uno busca esos lugares rotos puede extraer más hidrocarburos. O todo lo que está ahora de moda, shale gas, shale oil, que tiene que ver con fracturarlo inducidamente.
–¿Cómo es eso? –Lo que actualmente se está buscando, en Vacamuerta por ejemplo, es hidrocarburo en la roca madre. La roca madre en general es una roca de granulometría muy fina y, por lo tanto, tiene mucha porosidad pero poca permeabilidad. La formación Vacamuerta tiene muchísimo petróleo, pero nunca se saca directamente de ahí, sino que se espera a que migre. Todas las técnicas que se están desarrollando ahora con el tema de YPF están vinculadas con romper esa roca, fracturarla y chupar el hidrocarburo directamente de allí. Para ello se necesita saber o bien dónde hay fracturas o bien dónde es más fácil fracturar la roca. Y eso muchas veces puede determinarse con los modelos que nosotros hacemos.