Уголь — это полезное ископаемое, которое уже более 200 лет используется в роли топлива, которое образовалась из остатков древних растений и битумных масс.
Существует целая научная теория появления угля в недрах земли. Около 400 лет назад наша планета была наполнена гигантскими кустарниками, деревьями и растениями. Естественно, все растения со временем погибали, а бактерии не могли справиться переработкой такого большого количества органики на том этапе развития атмосферы. Так как кислорода было мало, создавались целые массивы спрессованных и гниющих растений, и с течением времени они просто покрывались другими слоями природных образований и уходили далеко в недра земли.
Источник: yandex.ru
Образование каменного угля и его добыча в наше время
В статье рассказывается про образование каменного угля, в каких сферах он применяется, что из него изготавливают, а также каким способом добывают полезное ископаемое.
ЧТО МОЖНО НАЙТИ В КАМЕННОМ УГЛЕ + НАШЁЛ ОКАМЕНЕЛОСТИ В УГЛЕ ОБЗОР
Начало
Человечество овладело огнем в незапамятные времена и быстро осознало его полезность. Костер не только защищал от диких животных и холода, на нем можно было готовить пищу, которую могли прожевать старики и дети, что серьезно увеличило выживаемость всей людской популяции. На протяжении всей истории огонь был неизменным спутником человека.
В начале XVIII века с развитием первой промышленности возникла необходимость в новом виде топлива, и таким стал каменный уголь. Как происходит образование каменного угля, где он применяется и в чем его особенность? В этом мы и разберемся.
Наследие доисторических времен
Согласно энциклопедическому определению, каменный уголь – это останки древних растений и их частей, они в глубине Земли под давлением и без доступа кислорода превратились в этот полезный вид топлива, которым сейчас пользуется весь мир.
Основной период образования каменного угля по некоторым подсчетам ученых начался около 400 млн лет назад. Тогда большую часть Земли покрывали болота и густые влажные леса. В болотах, где гниение и отмирание растений происходило быстрее, последние собирались в пласты, которые в обедненной кислородом воде превращались в торф. Затем спустя время под давлением других слоев растительной органики торф постепенно теряет жидкость и газы, в конечном итоге превращается в каменный уголь.
Широкое образование каменного угля по предположениям ученых в скором времени прекратилось из-за грибов, которые вызвали так называемую белую гниль. Процесс этот препятствовал превращению торфа в его следующее каменное состояние.
Если для его получения нужно давление больший глубин, то почему существуют и наружные выходы этого ископаемого? Все дело в том, что за эти 400 млн лет земная кора претерпела множество изменений, и из-за ее движений некоторые залежи продвигались на поверхность или же, наоборот, оказывались еще глубже. И кстати, почти в любом школьном или краеведческом музее можно отыскать плоские куски угля, на которых четко видны отпечатки доисторических растений, чаще всего папоротника.
Образование каменного угля
Полезные ископаемые: каменный уголь и его роль в Российской промышленности
Вплоть до середины XVIII в Российской Империи этот вид топлива нигде не применялся. Однако еще Петр Первый в 1696 году, возвращаясь из Азовского похода, оценил перспективу горючего минерала и предрек его полезность и широкое применение потомками.
А начиная с 1722 года все тот же Петр Первый отдал приказ промышленникам и геологам начать широкие поиски этого ископаемого. И это принесло плоды: залежи были открыты в ряде мест.
Но свое широкое применение нашли лишь в первой четверти XIX полезные ископаемые. Каменный уголь именно тогда дал мощный толчок промышленности. Ведь это дешевое, эффективное и относительно простое в добыче топливо, которое непорядок превосходит дерево или иные виды.
В чем ценность?
Каменный уголь – это горючий материал, который благодаря своим большим запасам совершил промышленную революцию. В начале XIX века с помощью него стали в огромных масштабах изготавливать чугун, отапливать дома, он стал источником питания для пароходов и всей паровой техники. В отличии от нефти или газа, его добыча более простая и сопряжена с меньшим риском.
После поднятия из глубин земли и сортировки, он сразу же готов к сжиганию без всякой дополнительной обработки. Но обо всем по порядку. С тем, как образуется каменный уголь, мы разобрались, но где он еще применятся, помимо печей, и что из него изготавливают?
Применение
Из угля также делают искусственный графит, который используется в карандашах, химии или в качестве деталей для электродвигателей. В годы Второй мировой войны немецкие технологи производили из него бензин. Вернее, сначала нефть, а уже потом очищенное топливо. Таким же образом уголь можно газифицировать. Правда, процесс этот затратный и широко не используется.
Также в качестве сопутствующего материала при добыче из него извлекают ванадий, галлий, цинк, свинец, молибден.
Так что мы разобрались с тем, как образуется каменный уголь и в чем его ценность.
Опасность
Помимо положительных свойств, добыча и использование этого вещества влечет за собой ряд серьезных опасностей. Это сильное загрязнение окружающей среды. При сжигании килограмма угля получается 2,93 килограмма углекислоты, которая постепенно и медленно, но все же усиливает парниковый эффект на Земле.
Так что теперь мы знаем о таком процессе, как образование каменного угля. Полезные ископаемые по подсчетам ученых рано или поздно закончатся, и это веская причина подумать о переходе на альтернативные источники питания.
Источник: fb.ru
Происхождение угля остается загадкой: Органическая теория образования углей не выдерживает критики
Минералы и горные породы / Описание минерала Графит
В самом деле, откуда взялся уголь?
Вопрос этот поначалу может показаться наивным. Каждый прилежный школьник скажет не задумываясь: уголь — вещество растительного происхождения, «продукт преобразования высших и низших растений» (Советский энциклопедический словарь всех изданий). Ни в одном учебнике, ни в одной популярной книжке эта истина не подвергается сомнению. В школе нас твердо убеждали в цепочке: «растения — торф — бурый уголь — каменный уголь — антрацит». Что ж, давайте рассмотрим хрестоматийную теорию углеобразования попристальнее.
Итак, в некоем застойном водоеме гниет органическое вещество. Постепенно из растительной массы образуется торф. Погружаясь все глубже, покрываясь наносами, он уплотняется и в результате сложных химических процессов, насыщаясь углеродом, превращается в уголь. На малую нагрузку наносов торф практически не реагирует, но под мощным давлением, обезвоживаясь и уплотняясь, его объем может уменьшаться многократно — что-то подобное происходит при прессовании торфяных брикетов.
Ничего нового, точно так везде и пишут. Однако теперь обратим внимание на следующее обстоятельство. Торфяная залежь окружена осадочными породами, испытывающими те же вертикальные нагрузки, что и торф. Только степень их уплотнения не идет ни в какое сравнение со степенью уплотнения торфа: пески почти не сокращаются в объеме, а глины могут терять всего лишь до 20—30 % исходного объема или немногим более. Поэтому ясно, что кровля над торфяной залежью по мере ее уплотнения и превращения в уголь будет прогибаться и над пластом «новоиспеченного» угля образуется провальная сундучная складка.
Размеры таких складок должны быть весьма солидны: если из метрового пласта торфа получается десятисантиметровый пласт угля, то амплитуда прогиба складки составит около 90 см. Столь же простые расчеты показывают: для угольных пластов и слоев любой мощности и состава размеры ожидаемых складок столь велики, что не заметить их было бы невозможно — амплитуда провала всегда будет превышать мощность самого пласта. Однако вот незадача: нм не приходилось ни видеть таких складок, ни читать о них в какой-либо научной публикации, как отечественной, так и зарубежной. Кровля над углями везде лежит спокойно.
Это означает только одно: материнское вещество углей либо совсем не сокращалось в объеме, либо сокращалось столь же незначительно, как и окружающие его породы. А следовательно, это вещество никак не могло быть торфом. Кстати, к точно такому же выводу приводит и обратный ход анализа. Если с помощью карандаша и бумаги попытаться восстановить исходную позицию разрезов на момент, когда торф еще не превратился в уголь, можно убедиться: такая задача не имеет решения, разрез построить невозможно. Любой может убедиться: одновозрастные пласты придется разорвать и поместить на разных высотах —при этом пластов не хватит, появятся несуразные изгибы и пустоты, которых на самом деле не бывает и быть не может.
Никакое, даже очень резонное единичное замечание или исследование не в силах отменить устоявшихся научных взглядов, особенно если им не одна сотня лет. Поэтому, поговорим еще немножко про усадку торфа. Подсчитано, что при образовании бурого угля коэффициент этой усадки составляет в среднем 5—10, иногда 20, а при образовании каменных углей и антрацитов — и того больше.
Поскольку на торф действует вертикальная нагрузка, пласт как бы сплющивается. Мы уже сказали, что из метрового пласта торфа может получиться пласт бурого угля мощностью в один дециметр. Так что же получается: уникальный угольный пласт Хэт-Крик в Канаде, мощностью около 450 м, породил торфяной пласт толщиной 2 — 4 км?
Конечно, никому не возбраняется предположить, что в древнейшие времена, когда многое на Земле, как считают, было «больше», торфяники могли достигать таких циклопических размеров, однако решительно никаких данных в пользу этого нет. Мощность торфяных слоев на практике измеряется метрами, но никогда — десятками, не говоря уже о сотнях. Академик Д. В. Наливкин называл этот парадокс загадочным.
Самое большое количество ископаемых углей образовалось в конце палеозойской эры, в так называемый пермский период 235 — 285 миллионов лет назад. Для тех, кто верит учебникам, это странно, и вот почему. В роскошных чехословацких подарочных альбомах Аугусты и Буриана можно видеть красочные картинки, изображающие густые, непроходимые хвощево-папоротниковые леса, покрывавшие нашу планету в предшествовавшую пермской карбоновую эпоху. Даже термин есть: «каменноугольный лес». Однако до сих пор никто толком не ответил на вопрос, почему этот лес, несмотря на свое название, не дал такого количества углей, как засушливая и растительно бедная пермь.
Попытаемся развеять одно удивление другим. В тот же наиболее щедрый на угли пермский период в тех же угольных регионах зародились залежи каменных и калийных солей. Там, где много соли, ничего не растет или растет с большим трудом (вспомните солончаки — разновидность пустыни). Поэтому уголь и соль принято считать антиподами, антагонистами.
Там, где уголь, соли делать нечего, ее там никогда не ищут — но. то и дело находят! Многие крупные угольные месторождения — в Донбассе, Днепровском бассейне, в восточной Германии — буквально сидят на соляных куполах. В пермское время (и этого никто не оспаривает) произошло самое мощное в геологической истории Земли накопление каменных солей.
Принята такая схема: иссушающий зной, испаряется вода лагун и заливов, и соли осаждаются из рассолов, подобно тому, как это происходит на Кара-Богаз-Голе. Где уж тут взяться ботанической пышности. А угли тем не менее взялись!
До сих пор неясно, каким образом и при каких условиях торф может превратиться в уголь. Обычно говорят, что торф, медленно погружаясь в глубь Земли, последовательно попадает в области возрастающих температур и давлений, где и преобразуется в уголь: при относительно низких температурах — в бурый, при более высоких — в каменный и антрациты. Однако эксперименты в автоклавах были безуспешны: торф нагревали до: всевозможных температур, создавали разные давления, выдерживали при этих условиях сколь угодно долго, но никакого угля, даже бурого, получить не удалось.
В связи с этим высказывают разные предположения: диапазон предполагаемых температур для образования бурого угля колеблется-де, при различной длительности процесса, от 20 до 300 °С, а для антрацитов от 190 до 600 °С. Однако известно, что при нагреве торфа и вмещающих его пород до 300 °С и выше он превратился бы в конечном итоге не в уголь, а в совершенно особые породы — роговики, чего в действительности нет, а все ископаемые угли представляют собой смесь веществ, не носящих на себе никаких следов воздействия высоких температур. К тому же по некоторым вполне тривиальным признакам можно с уверенностью утверждать, что угли многих месторождений никогда не находились на больших глубинах. Что же касается продолжительности углеобразова-тельного процесса, то известно, что угли Подмосковья, одни из древнейших в мире, до сих пор остаются бурыми, а среди многих молодых месторождений встречаются антрациты.
Другой повод для сомнений. Торфяные болота, родоначальники будущих угольных бассейнов, должны бы возникать на обширных равнинах, расположенных вдали от гор, чтобы медленно текущие реки не могли донести сюда обломки горных пород (их называют терригенным материалом). В противном случае торф будет заилен и чистого угля из него уж никак не получится. При этом обязателен и строго стабильный тектонический режим: дно болот должно погружаться достаточно медленно и плавно, чтобы освобождающийся объем успевал заполниться органикой.
Однако изучение угленосных районов показывает, что угольные месторождения сплошь и рядом возникали в межгорных впадинах и предгорных прогибах, вблизи фронта растущих гор, в узких щелевидных долинах — словом, в местах, где терригенный материал накапливается как раз весьма интенсивно, и где торфяники, следовательно, могут быть не только заилены, но и совершенно уничтожены бурными горными потоками. Именно в таких малоподходящих (по теории) условиях встречаются мощные угольные пласты, достигающие 50—80 м.
Источник: catalogmineralov.ru