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No existe ninguna duda sobre el origen orgánico del petróleo. La geoquímica orgánica ha realizado grandes progresos demostrando que en su mayor parte procede de la acumulación de enormes cantidades de algas marinas microscópicas y unicelulares así como de animales microscópicos (el placton marino). A ésto hay que añadir los restos de peces que tambien contribuyen a su formación.

Todos estos restos, animales y vegetales, acumulados en el fondo del mar, sobre todo en lagunas costeras, bahías, albúferas, etc constituyen un barro orgánico llamado sapropel que mezclado con arenas y arcillas y cubierto de margas ha originado lo que se llaman "las rocas madre del petróleo".
La formación de lo que luego será petróleo se basa en una serie de transformaciones, empezando por la acción bacteriana sobre estas masas organicas y en las que la temperatura juega un factor determinante. La temperatura actúa sobre la mezcla del sapropel, ya convertido en roca con el paso del tiempo por la sucesiva acumulación de material orgánico e inorgánico, durante largos periodos de tiempo de millones de años de duración, produciendo una destilación de esa materia orgánica y su transformación final en petróleo. Este proceso es de baja temperatura de tal manera que se inicia hacia los70-100º C y termina a los 250º C donde el propio petróleo líquido se destila en gas. Esto quiere decir que, aquellas rocas madre que no alcancen los 100º C de temperatura no formarán petróleo, o las que pasen de los 300º C su petróleo se habrá convertido en gas y éste se habrá descompuesto -a su vez- en agua y CO2.
En resumen, que hasta que una roca orgánica, apta para generar petróleo, no alcance una profundidad de enterramiento suficiente para que su temperatura llegue a los 100º C, no se generará petróleo.

El petróleo puede encontrarse impregnando las mismas rocas madre en que se ha formado. Pero de ordinario ha emigrado, debido a las grandes presiones y a sus características fluidas, a ciertas rocas porosas (areniscas, margas y cretas) llamadas rocas almacenes, las cuales llevan encima otras rocas impermeables, rocas de cobertura, que impiden nuevas migraciones del petróleo. Al ser el petróleo de densidad muy baja, inferior a la del agua, tiende a desplazarse hacia la superficie y allí se erosiona, se oxida y se pierden sus componentes volátiles (se transforma en asfalto) como le ocurrió en Maeztu (Alava) -a 80 Kms. de Marcilla- donde se calcula se perdieron miles de millones de barriles de crudo. De ahí la importancia de que exista una capa impermeable que evite su salida a la superficie.

Debido a ésta particularidad de poder salir al exterior, el hombre conoció de la existencia del preciado crudo. Este producto, que los indios americanos lo utilizaban como medicamento y tambien como pomadas para aliviar los dolores de muelas, de cabeza o los reumáticos, se conoció primero como un aceite que se acumulaba en la superficie de algunos pantanos de Pensilvania. Pero en realidad, el petróleo es tan viejo como el mundo conocido. Un asfalto procedente de lo que hoy son los yacimientos de Mesopotámia, sirvió para unir los ladrillos de la torre de Babel, y mas adelante, se aplicó con el mismo fin en las construcciones asirio-babilónicas. Los egipcios empleaban el petróleo para embalsamar los cadáveres y los fenicios para calafatear sus naves de madera. Se utilizó en aquella época tambien para el alumbrado, para ungüentos y medicinas. En Rumanía se abrieron pozos, se alumbraron manantiales y la producción alcanzó proporciones considerables.
Con la colonización de Norteamérica, los primeros colonos lo utilizaron como medicina de uso interno, y antes de 1820 existían varios preparados de uso corriente.
Hasta el año 1859, el petróleo tuvo unas aplicaciones muy limitadas. Veinte años antes, un grupo de científicos rusos de la Academia de San Petersburgo habían declarado desdeñosamente que "esa materia negra y hedionda que se hallaba en la región de Bakú no servía absolutamente para nada, como no fuera para engrasar las ruedas de los coches de caballos..". Pero ese año de 1859, precisamente, el Coronel Drake hacía sondeos mineros -buscaba sales mienerales- en la pequeña ciudad de Titusville, en Pensilvania; acertó a emplear el martillo pilón para perforar la roca dura, y alcanzó una profundidad de 21 metros bajo la tierra. Halló petróleo. Este pozo produjo el primer año una media de 25 barriles, osea, 4.000 litros al día de petróleo refinado, que entonces se vendía muy caro, para usos medicinales y en escasa proporción, para el alumbrado. Hoy día, Titusville produce seis millones de barriles al año, osea, unos 200 diarios. En otros lugares de Norteamérica se descubrieron mas tarde pozos semejantes: Texas, Oklahoma, California, Nuevo Mexico..., y en el Oriente Medio, en el lejano Oriente y en algún punto aislado de Europa. Hoy en día, las investigaciones recorren todo el mundo buscando nuevos depósitos de petróleo: Mar del Norte, la Costa del Africa Central... . En España se investiga en la desembocadura del Ebro, Canarias, zona costera de Cádiz y Huelva. La aventura gallega de encontrar petróleo al estilo del Mar del Norte ha dado por ahora resultados negativos. Lo que fue el Sahara Español se cree que contiene inmensas cantidades de petróleo, pero que estan sin investigar y aprovechar mientras no se solucione su conflicto político.
Todo el mundo necesita de aquella vieja materia maloliente, sucia y oscura que no servía para casi nada y que ha llegado hoy día a ser legítimamente considerada como la "sangre negra" de la economía moderna.
El petróleo, en su día, desplazó a casi todas las otras fuentes de alumbrado. Despues, la energía electrica lo desplazaría a él, dedicándolo casi exclusivamente a fines motores específicos. Al siglo del carbón y el vapor (que arranca en 1840) ha seguido la era del petróleo, cómo a éste le ha sucedido la era de la energía atómica. Pero mientras ésta última intenta encontrar su sito en la actualidad, junto a las nuevas energías renovables -mas limpias y no contaminantes- el petróleo sigue organizando nuestra economía moderna. Las necesidades actuales de petróleo en el mundo se han multiplicado con creces con el fin de satisfacer la insaciable sed de automóviles, aviones, trenes y navíos, así como de toda la maquinaria pesada, que lo utiliza como fuente principal de energía. Hoy en día existe una poderosa industria del petróleo, que explota los yacimientos, refina los productos y los transporta por tierra y por mar: gigantescos oleoductos y una poderosa flota mercante surcan continentes y océanos llevando en su seno el precioso líquido; Las compañías petrolíferas son a su vez poderosas empresas navieras.
Lo que es el producto bruto -el petróleo en sí- es un líquido oleoso de color variable, desde el ámbar al negro, existiendo algunas variedades rojizas, pardas o anaranjadas.
En las rocas-almacenes, el petróleo está siempre acompañado de aguas saladas y de gases. Si la roca está plegada el petróleo ocupa los anticlinales y el agua los sinclinales. El gas se sitúa en la parte alta del anticlinal.
Debido a que el subsuelo puede estar formado por muchos plieges, habrá por tanto numerosos anticlinales y sinclinales, por lo que resultará dificil coincidir con los primeros a la hora de hacer una perforación y pinchar en la bolsa de petróleo. Aún así podemos perforar a nivel del gas, y tendremos un yacimiento de gases combustibles, que salen a veces a mas de 100 atmósferas de presión. En Castillo (Alava) se ha encontrado un yacimiento de éste tipo. De coincidir con la capa de petróleo, ésta saldrá con gran fuerza por la presión del gas sobre su superficie.
Toda investigación petrolífera deberá ir precedida de estudios geológicos en los que se determinen las características generales de la región, la posible existencia de rocas-madre, rocas-almacén, ...etc. Después se debe pasar a la prospección geofísica y al método sísmico para los estudios de detalle, pues aunque no permita diferenciar los tipos de roca, sí proporcionará la geometría de las capas del subsuelo y, en consecuencia, la presencia de anticlinales y fallas donde puede estar entonces retenido el petróleo. Una vez elegido el terreno mas adecuado, se hace un primer sondeo mecánico por rotación. Este sondeo consiste en introducir una serie de tubos de hierro huecos, por los que ascienden los vapores, el agua salada y los detritus. La incertidumbre de los resultados es grande, pues sólo uno de cada 12 sondeos encuentra petróleo o gas, y sólo uno de cada 30 lo encuentra en cantidades comerciales rentables.

Suponiendo que se haya conseguido encontrar petróleo, hay que poner el yacimientro en explotación. Como es imposible drenar todo el yacimiento con ése primer pozo, hay que perforar toda una serie de sondeos para delimitar el yacimiento y posteriormente producirlo, colocando en lugar de las torres de perforación, unas bombas de extracción. Además, debido a que los gases que contiene la bolsa a veces son insuficientes para ayudar a sacar el petróleo, amenudo se debe insuflar agua a presión al yacimiento para que el crudo salga con suficiente fuerza hasta el exterior.