|
煤對于現(xiàn)代工業(yè)而言是非常重要的一種原材料，不僅可以作為燃料用于發(fā)電、煉鋼，還是有機(jī)化工行業(yè)的重要原料。而我國是一個煤炭大國，煤炭的儲存量和開采量都位于世界前列。我曾經(jīng)有幸去過兩個超大型的露天煤礦，也去過幾個井工煤礦，在地下150多米的地方見識了厚達(dá)10米左右的煤層，而一些優(yōu)秀的露天礦，煤層更是可以厚達(dá)30米。  地球主要是巖石圈構(gòu)成，巖石是由硅等物質(zhì)的無機(jī)化合物組成，原始地球上曾經(jīng)因為二氧化碳、水、氫氣、氨氣的相互作用，形成了一些有機(jī)物，它們成為了生命的前提，當(dāng)生命誕生后，生物的物質(zhì)活動導(dǎo)致更多的有機(jī)物產(chǎn)生，僅僅靠無機(jī)物的活動，很難形成如今地球上龐大的且復(fù)雜的有機(jī)物量，比如地球的近鄰火星，曾經(jīng)擁有海洋，大氣性質(zhì)和地球有相似之處，可是火星卻很貧瘠，并沒有形成多大規(guī)模的有機(jī)物。  地球上的生物活動深遠(yuǎn)地影響著環(huán)境，原本大氣中氧氣很少，由于植物的光合作用在20多億年前大氣中的氧氣濃度才逐漸上升，而這給了生命大爆發(fā)的條件，自那時起地球的物種種類和數(shù)量越來越多。經(jīng)過數(shù)十億年的累積，動植物遺骸中的有機(jī)物不斷沉積就給了煤炭、油氣等資源形成的機(jī)會；而陸地上除了生物活動，很難形成大規(guī)模的有機(jī)物。煤層的形成主要是陸地豐富密集的植物被淹沒或者被地質(zhì)活動掩埋，經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)變化而形成。  而這種能源卻是遠(yuǎn)古時期地球上的植物形成的，植物被埋藏在地下，經(jīng)過地下空間中的發(fā)酵、壓力作用，發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化，最終成為一種固態(tài)的有機(jī)巖石，因此在煤炭中常見到一些植物化石，碳、氫、氧三者總和約占有機(jī)質(zhì)的95%以上。有機(jī)物的特征就是可以燃燒，煤炭被廣泛作為燃料應(yīng)用。而且煤的形成時代還反映了陸地植物的變遷過程，不同的煤層可能形成于不同的時期。  根據(jù)形成年代和性質(zhì)，地球歷史上的成煤時期主要有3個：(1)石炭紀(jì)和二疊紀(jì)，當(dāng)時的陸地主要的植物類型為孢子植物，主要為煙煤和無煙煤；(2)侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)，陸地植物類型逐漸進(jìn)化為裸子植物，所謂的裸子植物就是果實之外沒有果肉包被，形成的煤主要是褐煤和煙煤；(3)新生代的第三紀(jì)，此時陸地環(huán)境變冷，被子植物成為主流，形成的煤主要是褐煤、泥炭，也有部分年輕煙煤。煤炭的形成過程大概如下：  起初，由于被淹沒、掩埋，植物死亡，而厭氧微生物仍然分解植物，使植物遺骸中氧、氫的比例降低碳的含量升高，植物遺骸成為較為疏松、褐色的物質(zhì)；然后周圍物質(zhì)的沉降作用，輸送的植物遺骸被不斷地壓縮，成為類似于膠泥的物質(zhì)，煤炭中的水分也因為壓縮而逐漸減少，此時已經(jīng)完成煤化成為了黑褐色、較硬；若在地質(zhì)活動中再次沉降，煤炭在更高壓力、溫度作用下進(jìn)一步脫水，含碳量再次增加。  得益于遠(yuǎn)古時代我國大陸上植物的茂盛，我國的煤炭儲量豐富，各類煤種都有，而且有許多優(yōu)質(zhì)的煤田，煤層厚度變化也十分顯著，從只有幾公分厚矸石含量高的煤層到幾十米厚矸石含量少的優(yōu)質(zhì)煤層；在一片可采的煤田中，煤層通常有多層，中間層是泥土沉降形成的巖石層，采煤時也常采出煤矸石，這是煤中的雜質(zhì)，含碳量低熱值也很低。對于儲量大、埋藏比較低的煤層，通常可以用露天開采的方式。  這里有一個問題挺有意思，9米乃至更厚的30米厚的煤層是如何形成的，得有多高的植物才可以形成？其實這里倒是和樹木的高低關(guān)系不是特別大，而是和積累的植物量有關(guān)。如果去過原始森林就可以知道，在樹木下會積累一層腐殖質(zhì)，包括死亡的植物、枯枝落葉，這就造成了植物的不斷累積，不斷壓縮。在一些特殊的環(huán)境，植物死亡并且因為水流等作用在一些低洼、穩(wěn)定的地區(qū)沉積，當(dāng)時時代的植物量越豐盛，可以累積的有機(jī)層就越厚，形成的煤層就越厚。  煤炭的植物成因已經(jīng)沒什么疑問，科學(xué)家們在研究煤炭地質(zhì)地層形成年代的時候，一個重要的依據(jù)就是煤層中的植物化石，煤層中的植物化石主要存在于煤巖交界處，而我國煤炭很多，相關(guān)的論文就也很多。 |
|
|
