0 просмотров

Все, что вам нужно знать об угле

Каменный уголь

Эндрю Олден — геолог из Окленда, Калифорния. Он работает научным руководителем Геологической службы США.

Уголь является чрезвычайно ценным ископаемым топливом, которое сотни лет используется в промышленности. Состоит из органических компонентов; в частности, растительный материал, который был захоронен в бескислородной или не насыщенной кислородом среде и сжат в течение миллионов лет.

Ископаемое, Минерал или Камень

Поскольку уголь является органическим, он не соответствует обычным стандартам классификации горных пород, минералов и ископаемых:

  • Окаменелость – это любое свидетельство жизни, сохранившееся в горных породах. Остатки растений, из которых состоит уголь, подвергались «варке под давлением» в течение миллионов лет.Поэтому нельзя сказать, что они сохранились.
  • Минералы – это неорганические, встречающиеся в природе твердые вещества. Хотя уголь представляет собой природное твердое вещество, он состоит из органического растительного материала.
  • Горные породы, конечно же, состоят из минералов.

Однако поговорите с геологом, и он скажет вам, что уголь — это органическая осадочная порода. Несмотря на то, что технически он не соответствует критериям, он выглядит как камень, ощущается как камень и находится между листами (осадочной) породы. Так что в данном случае это камень.

Геология не похожа на химию или физику с их незыблемыми и последовательными правилами. Это наука о Земле; и, как и Земля, геология полна «исключений из правил».

Законодатели штатов также борются с этой темой: Юта и Западная Вирджиния считают уголь официальной горной породой штата, а Кентукки в 1998 году назвал уголь своим минералом штата.

Уголь: органическая порода

Уголь отличается от любого другого вида горных пород тем, что он состоит из органического углерода: фактических остатков, а не просто минерализованных окаменелостей мертвых растений. Сегодня подавляющее большинство мертвого растительного материала поглощается огнем и разлагается, возвращая свой углерод в атмосферу в виде углекислого газа. Другими словами, он окисляется. Однако углерод в угле сохранился от окисления и остается в химически восстановленной форме, доступной для окисления.

Геологи-угольщики изучают свой предмет так же, как другие геологи изучают другие горные породы. Но вместо того, чтобы говорить о минералах, из которых состоит горная порода (поскольку их нет, есть лишь кусочки органического вещества), геологи-угольщики называют компоненты угля мацералы. Различают три группы мацералов: инертиниты, липтиниты и витриниты. Чтобы упростить сложный вопрос, инертинит обычно получают из тканей растений, липтинит — из пыльцы и смол, а витринит — из гумуса или разложившихся растительных остатков.

Где образовался уголь

Старая поговорка в геологии гласит, что настоящее — это ключ к прошлому.Сегодня мы можем найти растительный материал, сохраняющийся в бескислородных местах: торфяные болота, такие как в Ирландии, или водно-болотные угодья, такие как Эверглейдс во Флориде. И действительно, в некоторых угольных пластах находят ископаемые листья и древесину. Поэтому геологи давно предполагали, что уголь представляет собой форму торфа, созданного теплом и давлением глубокого захоронения. Геологический процесс превращения торфа в уголь называется углефикацией.

Угольные пласты намного, намного крупнее торфяных болот, некоторые из них достигают десятков метров в толщину, и они встречаются по всему миру. Это говорит о том, что в древнем мире должны были быть огромные и долгоживущие бескислородные водно-болотные угодья, когда добывался уголь.

Геологическая история угля

В то время как уголь обнаружен в горных породах возрастом от протерозоя (возможно, 2 миллиарда лет) до плиоцена (возраст 2 миллиона лет), подавляющее большинство мировых запасов угля образовалось в каменноугольный период, возраст которого составляет 60 миллионов лет. (359-299 млн лет назад), когда уровень моря был высоким, а леса из высоких папоротников и саговников росли на гигантских тропических болотах.

Ключом к сохранению мертвого вещества леса было его захоронение. О том, что произошло, мы можем судить по породам, вмещающим угольные пласты: сверху лежат известняки и сланцы, отложившиеся в мелководных морях, а снизу песчаники, отложенные дельтами рек.

Очевидно, угольные болота были затоплены продвижением в море. Это позволило отложить на них сланец и известняк. Окаменелости в сланцах и известняках превращаются из мелководных организмов в глубоководные, а затем обратно в мелководные формы. Затем появляются песчаники, когда речные дельты продвигаются к мелководным морям, а сверху откладывается еще один угольный пласт. Этот цикл типов горных пород называется циклотема.

Сотни циклотем встречаются в толще пород каменноугольного периода. Это может сделать только одна причина — длинная череда ледниковых периодов, поднимающих и опускающих уровень моря. И действительно, в районе, который в то время находился на южном полюсе, наскальная летопись показывает множество свидетельств существования ледников.

Такое стечение обстоятельств никогда не повторялось, и угли каменноугольного периода (и последующего пермского периода) являются бесспорными чемпионами своего типа. Утверждалось, что около 300 миллионов лет назад некоторые виды грибов развили способность переваривать древесину, и это был конец великой эпохи угля, хотя более молодые угольные пласты существуют. Исследование генома в Наука дала этой теории дополнительную поддержку в 2012 году. Если древесина была невосприимчива к гниению до 300 миллионов лет назад, то, возможно, бескислородные условия не всегда были необходимы.

Марки угля

Уголь бывает трех основных типов или сортов. Во-первых, болотный торф сжимают и нагревают до образования бурого мягкого угля, называемого бурый уголь. В процессе материал выделяет углеводороды, которые мигрируют и в конечном итоге становятся нефтью. При большем нагреве и давлении лигнит выделяет больше углеводородов и становится более качественным. битуминозный уголь. Битуминозный уголь черный, твердый и обычно имеет матовый или глянцевый вид. Еще больший выход тепла и давления антрацит, высший сорт угля. При этом уголь выделяет метан или природный газ. Антрацит, блестящий, твердый черный камень, представляет собой почти чистый углерод и горит с большим жаром и небольшим количеством дыма.

Если уголь подвергается еще большему нагреву и давлению, он становится метаморфической горной породой, поскольку мацералы в конце концов кристаллизуются в настоящий минерал — графит. Этот скользкий минерал все еще горит, но гораздо полезнее в качестве смазки, ингредиента для карандашей и других целей. Еще более ценна судьба глубоко залегающего углерода, который в условиях мантии переходит в новую кристаллическую форму — алмаз. Однако уголь, вероятно, окисляется задолго до того, как попадет в мантию, поэтому только Супермен мог проделать этот трюк.

голоса
Рейтинг статьи
Статья в тему:  Интерпретация статистики и политических опросов
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Adblock
detector