Сообщение про каменный уголь
Сообщение про каменный уголь может быть использовано при подготовке к уроку. Рассказ про каменный уголь для детей может быть дополнен интересными фактами.
Доклад про каменный уголь
Каменный уголь — это твердое исчерпаемое невосстановимое полезное ископаемое, которое человек использует для получения тепла путем его сжигания. По классификации относится к осадочным горным породам. Уголь, как источник энергии, люди стали использовать еще в древности наравне с дровами.
Как образуется каменный уголь?
Каменный уголь появился на Земле около 300—350 млн лет назад, когда на первобытных болотах пышно росли древовидные папоротники и начали появляться первые голосеменные растения.
Считается, что каменный уголь образовался в результате отложений древесины. Были древние леса, деревья которых накапливались в болотах, где без доступа кислорода деятельность бактерий разлагающих растительные остатки сводится к нулю, образуется торф, а затем в процессе захоронения этих остатков, под большим давлением и температурой образуются уголь.
Так для образования каменного угля требуется залегание торфа на глубине в три километра. На этой глубине слой торфа в двадцать метров, превратится в каменный уголь с толщиной пласта в два метра.
Виды угля
Все виды угля залегают пластами и места их расположения называются угольными бассейнами. Сегодня добывают разные виды угля.
Как добывают уголь?
Раньше каменный уголь просто собирали в местах выхода пласта на поверхность. Это могло произойти в результате смещения слоев земной коры.
Часто после обвалов в горной местности такие выходы залежи оголялись, и люди получали возможность добраться до кусков «горючего камня».
Позже, когда появилась первая техника, уголь стали разрабатывать открытым способом. Некоторые угольные копи погружались на глубину более 300 метров.
Сегодня, благодаря современной техники, люди опускаются на глубину больше 1000 м, где добывают качественный каменный уголь.
Где используют каменный уголь?
Разные виды угля можно применяют для получения тепла. При сгорании оно выделяется в гораздо большем количестве, чем можно получить его от дров или других твердых видов топлива. Самые жаркие сорта угля используют в металлургии, где нужны высокие температуры.
Кроме того, уголь – ценное сырье для химической промышленности. Из него добывают множество нужных и полезных веществ.
Надеемся, изложенная информация про каменный уголье помогла Вам. А свой доклад про каменный уголь Вы можете оставлять через форму комментариев.
Каменный уголь: образование в недрах Земли. Источники и процесс образования каменного угля
В данной статье представлена информация об одной интересной осадочной породе, являющейся источником большого экономического значения. Эта удивительная по истории своего возникновения порода называется «каменный уголь». Образование его довольно любопытно. Следует отметить, что, несмотря на то, что порода эта составляет менее одного процента всех существующих на земле осадочных пород, она имеет большое значение во многих сферах жизни людей.
Общая информация
Каким образом формировался каменный уголь? Образование его включает в себя многие процессы, происходящие в природе.
Появился каменный уголь на Земле примерно 350 млн лет назад. Если объяснить по-простому, произошло это следующим образом. Стволы деревьев, падая в воду с прочей растительностью, постепенно образовывали огромные слои органической неразложившейся массы. Ограниченный доступ кислорода не давал разложиться и сгнить этому месиву, которое постепенно под своим весом погружалось все глубже. В течение длительного времени и в связи со смещением пластов земной коры эти слои ушли на значительную глубину, где под воздействием повышенных температур и большого давления произошло преобразование данной массы в уголь.
Ниже более подробно рассмотрим, как появился каменный уголь, образование которого очень интересно и любопытно.
Виды угля
На современных угольных месторождениях мира добывают разные виды каменного угля:
1. Антрациты. Это самые твердые сорта, добываемые с больших глубин и имеющие самую большую температуру сгорания.
2. Каменный уголь. Многие его сорта добываются открытым способом и в шахтах. Данный вид самый распространенный в сферах деятельности человека.
3. Бурый уголь. Это самый молодой вид, образовавшийся из остатков торфа и обладающий самой низкой температурой сгорания.
Все перечисленные формы каменного угля залегают пластами, а места их скопления называют угольными бассейнами.
Теории происхождения угля
Что такое каменный уголь? Проще говоря, данная осадочная порода представляет собой накопленные, со временем уплотненные и переработанные растения.
Существуют две теории, более популярной из которых является та, которой придерживаются многие геологи. Она заключается в следующем: растения, из которых состоит каменный уголь, скапливались в больших торфяных или пресноводных болотах в течение многих тысяч лет. Данная теория предполагает рост растительности в месте обнаружения пород и имеет название «автохтонная».
Другая теория основывается на том, что угольные пласты накопились из перенесенных из других мест растений, которые и отложились на новом участке в условиях затопления. Иными словами, уголь произошел из перенесенного растительного мусора. Вторая теория называется аллохтонной.
В обоих случаях источник образования каменного угля – растения.
Почему этот камень горит?
Основной химический элемент в угле, обладающий полезными свойствами, – углерод.
В зависимости от условий образования, процессов и возраста пластов каждое месторождение каменного угля содержит свой определенный процент углерода. Данный показатель и определяет качество природного топлива, поскольку уровень теплоотдачи связан напрямую с количеством окисляемого в процессе горения углерода. Чем выше теплота сгорания данной породы, тем она наиболее пригодна в качестве источника тепла и энергии.
Что такое каменный уголь для людей всего мира? В первую очередь это самое лучшее топливо, пригодное для разных сфер жизнедеятельности.
Об окаменелостях в угле
Виды растений ископаемых, обнаруживаемых в угле, не подтверждают автохтонную теорию происхождения. Почему? Например, деревья плауны и папоротники гигантские, характерные для угольных отложений Пенсильвании, могли произрастать в болотистых условиях, в то время как другие ископаемые растения того же бассейна (хвойное дерево или гигантский хвощ и пр.) предпочитали более просушенные почвы, а не болотистые места. Выходит, что они были перенесены каким-то образом в эти места.
Как появился каменный уголь? Образование в природе его удивительно. В угле часто встречаются и морские ископаемые: моллюски, рыбы и брахиоподы (или плеченогие). В пластах угля также встречаются угольные шарики (округлые скомканные массы прекрасно сохранившихся ископаемых растений и животных, в том числе и морских). Например, маленький морской червь кольчатый обычно обнаруживается прикрепленным к растениям в углях Северной Америки и Европы. Относятся они к каменноугольному периоду.
Залегание в угольных осадочных породах морских животных вперемежку с неморскими растениями говорит о том, что смешались они в процессе перемещения. Удивительные и длительные процессы происходили в природе, прежде чем окончательно сформировался каменный уголь. Образование его именно таким образом подтверждает аллохтонную теорию.
Удивительные находки
Наиболее интересные находки в слоях угля – это стволы деревьев, вертикально залегающих. Они часто пересекают огромные толщи пород перпендикулярно к напластованию угля. Деревья в таком вертикальном положении нередко встречаются в пластах, связанных с угольными отложениями, а чуть реже – в самом угле. Многие придерживаются мнения о перемещении и стволов деревьев.
Удивительным является то, что осадочные породы должны были настолько быстро накапливаться, чтобы покрыть эти деревья до того, как они испортились (сгнили) и упали.
Вот такая довольно интересная история формирования породы под названием каменный уголь. Образование в недрах земли подобных слоев является поводом для дальнейших исследований в поисках ответов на многочисленные вопросы.
Откуда глыбы в угле?
Впечатляющей внешней особенностью угля является содержание в нем огромных глыб. Эти крупные глыбы на протяжении уже более ста лет обнаруживаются в угольных пластах многих месторождений. Средний вес 40 глыб, собранных в месторождении угля Западной Вирджинии, составлял около 12 фунтов, а крупнейший – 161 фунт. Причем многие из них представляли собой метаморфическую или вулканическую породу.
Исследователь Прайс предположил, что они могли перенестись в месторождение каменного угля в Вирджинии издалека, вплетаясь в корни деревьев. И данное заключение тоже поддерживает аллохтонную модель образования угля.
Заключение
Множество исследований доказывают истинность именно аллохтонной теории формирования каменного угля: наличие останков наземных и морских животных и растений подразумевает их перемещение.
Также исследования доказали, что метаморфизм данной породы не требует длительного времени (миллионы лет) воздействия давления и тепла – он может образоваться и в результате быстрого нагревания. А вертикально расположенные в угольных осадках деревья подтверждают довольно быстрое накопление остатков растительности.
Урок по окружающему миру: «Каменный уголь»
Разделы: Экология
Тема: Каменный уголь.
I. Работа с «Дневником наблюдения»
а) Рассказ о феврале.
Снег мешками валит с неба,
С дом стоят сугробы снега!
То бураны и метели
На деревню налетели.
По ночам мороз силён,
Днём капели слышен звон.
День прибавился заметно
Наступил февраль, то верно.
Февраль – снежень, бокогрей, лютый.
1 февраля – какова в этот день погода, таков будет и весь февраль.
Ну, природа есть природа.
А какая же на улице погода?
*Работа в группах (сообщить).
II. Проверка домашнего задания
а) Игра «Собери слова»
| еыпзноел киесыоапем | полезные ископаемые |
– Что такое полезные ископаемые?
б) Отгадать загадки:
Если встретишь на дороге –
То увязнут сильно ноги.
А сделать миску или вазу –
Она понадобится сразу. (Глина)
Он очень прочен и упруг,
Строителям – надёжный друг:
Дома, ступени, постаменты
Красивы станут и заметны. (Гранит)
Он очень нужен детворе,
Он на дорожках во дворе,
Он и на стройке, и на пляже,
И он в стекле расплавлен даже. (Песок)
в) Задания группам: найти карточку с условным знаком, соответствующим:
и подчеркнуть их свойства.
| Глина | Гранит | Песок |
| твёрдое; | очень крепкое; | чёрного цвета; |
| плохо пропускает воду; | вязкое; | сыпучее; |
| чёрного цвета; | сыпучее; | горючее; |
| пластичное; | жёлтого цвета; | жёлтого, белого цвета; |
| красного, белого, голубого, серого цвета; | белого, серого, красного цвета; | хорошо пропускает воду; |
| сыпучее; | хорошо полируется; | имеет запах; |
| вязкое; | зернистое ископаемое; | отдельные песчинки округлой формы; |
| Где применяется? | ||
| строительство; | строительство; | строительство; |
| изготовление кирпича; | отделка; | стекло; |
| глиняная посуда; | в быту; | |
| плитка, черепица; | ||
III. Работа над новым материалом
а) Отгадать загадку:
Он чёрный, блестящий,
Людям помощник настоящий.
Он несёт в дома тепло,
От него в домах светло,
Помогает плавить стали,
Делать краски и эмали. (Каменный уголь)
б) Применение каменного угля в хозяйстве
**Демонстрация
**Из каменного угля делают: краски, пластмассы, резину, лекарства
Вывод: Каменный уголь – источник тепла и энергии, важное химическое сырьё.
– Как связаны между собой слова: каменный уголь, батареи отопления, электричество?
в) Свойства каменного угля
Демонстрация
Свойства:
Итог: Каменный уголь чёрного цвета, блестит, твёрдый, но хрупкий, в воде не растворяется, хорошо и ярко горит. Образовался из отмерших древних растений.
г) Добыча каменного угля
*Какого слова не достаёт? Почему? (Горняк)
2. Рассказ учителя
Каменный уголь в основном залегает под землёй, но бывает. Что его слои выходят и на поверхность, поэтому уголь находили давно. в оврагах, по берегам рек. Люди из любопытства бросали его в огонь, но при горении уголь сильно коптит и выделяет резкий запах (много углекислого газа), поэтому в кострах уголь не применяли.
До нас дошло предание, что 250 лет назад русские войска шли в поход на Азов под руководством Петра Первого.
Армия шла в поход на конях, орудия тянули на быках – войска шли знойными степями. Чтобы избежать пожара в степи и не оставить животных без пищи (травы), солдатам был отдан жестокий приказ – на привалах обкладывать костры камнями. На одном из привалов солдаты обложили костёр чёрными камнями, найденными в овраге, когда костёр разгорелся – загорелись и камни.
Пётр Первый, когда ему показали эти странные камни, вроде бы сказал: «Сей минерал, ежели не нам, то нашим потомкам полезен будет».
Слова его оказались пророческими.
Сейчас уголь добывают, в зависимости от его залегания, или в карьерах, или в шахтах.
Показать устройство шахты (рисунок) и труд шахтёра.
Шахтёров угольных шахт нетрудно узнать – в ладони и под ногти въелась угольная пыль. При бурении угольного пласта бурильщики, несмотря на респираторы (маски), дышат мелкой угольной пылью. Она попадает в лёгкие, и человек много дней отхаркивает тёмную слюну (угольную пыль из лёгких).
Иногда шахтёры-бурильщики дышат каменной пылью, образованной при бурении пласта, ведь не везде лежит чистый уголь, а каменная пыль, попадая в лёгкие, цементируется в них, и человек заболевает силикозом – профессиональным заболеванием шахтёров.
Вы видели, конечно, по телевидению, как работают в шахтах большие и умные машины, помогающие шахтёрам. Всё это, конечно, есть, но машины применяют там, где пласт угля имеет толщину около 1 метра и больше, но во многих шахтах уголь добывается там, где пласт имеет толщину 60-80 см, здесь машину не применишь. И шахтёр работает, согнувшись, или даже лёжа тяжёлым отбойным молотком (иногда можно видеть отбойный молоток на улице – им вскрывают асфальт, при этом молоток издаёт звук, похожий на стрельбу из пулемёта, и сильно трясётся). Удержать его в руках целую смену может только очень сильный человек. Представляете, как болят у шахтёра руки после смены?
К сожалению, несмотря на все старания, в нашей стране в шахтах иногда погибают шахтёры. На каждый добытый 1млн. тонн угля приходится две человеческих жизни. Посчитайте, сколько погибнет шахтёров, если у нас в год добывается 700 млн. тонн (1400 человек). В среднем 4 человека в день.
Сколько детей становится сиротами – теряют отцов, чтобы у нас в классе и дома было тепло, ходили поезда, работали станки, горел свет. Помните об этом, не ленитесь выключать лишний свет – тогда меньше на электростанциях понадобится угля, и может чей-то папа придёт домой с работы живым.
*Сейчас уголь добывают, в зависимости от его залегания, или в разрезе, или в шахте.
Чем отличается?
*Рассматривание фотографий разреза в г.Коркино.
3. Месторождения каменного угля
Месторождение – что это?
Месторождения каменного угля на карте обозначаются чёрным квадратом. Работа с физической картой России, с атласами.
В России много месторождений каменного угля. Самые крупные из них:
*Печорское – около города Воркута на Севере – восточнее реки Печора.
Интересна история открытия Печорского месторождения. Его нашёл охотник Попов Виктор Яковлевич во время охоты (с сыном). Он набрал угля в рюкзак, а, добравшись до дома, отправил посылку в Москву. Посланная экспедиция геологов обнаружила богатейшее месторождение, здесь вырос город шахтёров Воркута. В.Я.Попов был награждён орденом Ленина. Это месторождение находится на далёком Севере, здесь безлесная суровая тундра, долгая и суровая зима.
*На Дону.
*Кузбасс – около города Новокузнецка в Сибири.
РК.
Работа с картой Челябинской области.
«Нет во всём мире земли, где бы хранилось столько богатств, где бы были так могучи силы недр. »
В Челябинской области месторождение каменного угля – г. Бреды.
4. Образование каменного угля
Рассказ учителя, демонстрация отпечатков, картина (леса карбона).
Каменный уголь – замечательный чёрный камень, в нём спрятано тепло и свет. Если кто видел, как горит уголь в печке, – зрелище завораживающее. Откуда же взялся каменный уголь?
Люди, раскалывая куски угля, часто натыкались на отпечатки листьев растений, коры деревьев. Это доказывает, что уголь образовался из остатков растений давно-давно.
Специальные приборы умеют определять возраст угля. Так вот, ему много миллионов лет (тогда на земле и людей-то не было).
По отпечаткам установили, что растения тогда росли совсем другие, чем сейчас, только папоротник есть сейчас в лесах.
Умирая, растения (трава, деревья) образовывали слои, которые спрессовывались и без доступа воздуха обугливались, а не сгнивали.
Но главное чудо в другом – ведь эти растения законсервировали в себе свет и тепло Солнца, которые пришли на Землю миллионы лет назад. Когда мы зажигаем уголь, мы видим свет Солнца и чувствуем (греемся) его тепло, спрятанное в угле миллионы лет назад.
И неважно, где мы греемся, у печки или батарей отопления.
Вот так и получается, что «уголь – солнечные консервы» – чудо-консервы.
IV. Итог урока
По таблице «Каменный уголь», (см. Сухарев «Природоведение»)
– Кто может сам изложить материал?
– Что интересного о каменном угле вы расскажете дома?
V. Домашнее задание
Дополнительный материал (с вопросами).
Текст учебника (пересказ), в помощь – таблица.
*Сочинение о труде шахтёров – членов семьи.
*Рисунок, ребус, кроссворд по теме.
Как образовался каменный уголь
Каменный уголь – это порода растительного происхождения. Его образование началось 450 миллионов лет назад. Наиболее интенсивно угольные пласты откладывались в период от 350 до 250 миллионов лет назад. Таким образом, возраст каменного угля может достигать почти полумиллиарда лет.
В этой статье мы подробнее расскажем обо всех стадиях и процессах углеобразования. Опишем условия, при которых оно возможно.
Если коротко, то принято выделять две основные стадии образования угля:
На этапе торфообразования болотная флора разлагается в среде с ограниченным доступом кислорода. В результате получается гумус, в котором встречаются остатки растений. С течением времени торфяные пласты опускаются вглубь земли. Болота могут пересыхать, затапливаться мо р ем. На них наслаиваются осадочные породы.
Под воздействием температуры и давления торф превращается в бурый уголь. С этого этапа начинается собственно углефикация. Бурые угли переходят в каменные, затем в антрацит и графит. Процесс длится миллионы лет.
Далее мы разберем все этапы подробнее. Но сначала коротко расскажем о том, в каких условиях началось углеобразование и что ему предшествовало.
Когда начался процесс образования угля
Углистые соединения стали появляться в конце Протерозоя и Палеозое. Одним из ярких представителей этого периода является шунгит. Это черный или бурый камень, на 98% состоящий из углерода. Его залежи встречаются в Карелии, Челябинской области, на Камчатке. Небольшое количество находят в Австрии, Индии, Конго.
Первые периоды Палеозойкой эры (кембрий, ордовик) характеризуются бурным развитием водорослей и планктона. Они откладывались на морском дне, образуя сапропель. Это вещество богато продуктами распада липидов и жиров. Вследствие биохимических и физических процессов сапропель превращается в битум — основу горючих сланцев и сапропелитовых углей. В битуме много смол и летучих соединений. Иногда сапропелиты и сланцы еще называют твердой нефтью, так как они являются источниками смол и жидкого топлива.
В силуре (около 450 млн. лет назад) на землю выходят первые растения – псилофиты. Они напоминают водоросли без корней и стеблей. Псилофиты образовали мощные заросли в прибрежной зоне. Это первые растения, из которых образовались настоящие угли. К силурийскому периоду относятся месторождения возле р еки Барзас на Кузбассе, на Медвежьем острове в Баренцевом море.
В карбоне возникли самые крупные угольные бассейны мира. К этому периоду относятся Кузнецкий, Подмосковный, Донецкий и Львовско-Волынский (Украина), Карагандинский и Экибастузский (Казахстан), Рурский (Германия), Верхнесилезский (Польша), месторождения в Бельгии, Великобритании, Испании, Франции. В США с карбоном связаны Иллинойский, Техасский, Пенсильванский, Аппалачский бассейны. В Австралии — месторождения в Новом Южном Уэльсе и Боуэне.
Расцвет кордаитов приходится на Мезозойскую эру (юрский и нижнемеловой периоды), когда влажность повысилась и опять появились обширные торфяные болота. В конце мелового периода исчезают крупные папоротники, их пространство занимают покрытосемянные. Деревья в это время достигают гигантских размеров, до 100 м в высоту.
С серединой и концом Мезозоя связаны в основном месторождения бурого угля. Они расположены в Сибири и на Дальнем востоке (Канско-Ачинский, Зырянский, Ленский, Иркутский, Буреинский бассейны, верхние горизонты Кузбасса), в Китае, Австралии, Казахстане, Монголии, США (бассейн Альберта).
В Кайнозойскую эру продолжает меняться климат, сокращается площадь болот. Первое место среди растений занимают пок р ытосемянные. Процессы углеобразования замедляются и практически прекращаются к концу неогена. Вот почему уголь называют невозобновляемым ресурсом. В наше время трансформация торфа в это полезное ископаемое уже не происходит.
Вернемся к этапам образования угля. Итак, ранее мы уже говорили, что оно состоит из торфообразования и углефикации. Далее поговорим подробно о каждом.
Торфообразование
Первый этап образования угля – накопление торфа. Этот природный материал – продукт разложения растений в среде с ограниченным доступом кислорода.
Для полноценного процесса важны следующие природные условия:
В торфяники может заноситься сапропель из морского дна, озер или самого болота. Под влиянием анаэробов проходит его битумизация. С водой и ветром попадают минеральные вещества, горные породы, вымываются коллоиды и растворимые соединения. Подробнее о торфообразовании вы можете прочитать в статье «Торф». Этот процесс не прекратился, он продолжается до сих пор. В год на современных торфяных болотах накапливается приблизительно 1 мм материала.
Древние торфяники возникали чаще всего у морского побережья, в лагунах и заливах. Реже торф накапливался внутри континентов, возле рек и озер. Периодически территории затапливались морем. Торф смешивался с сапропелем, а затем покрывался осадочными породами. Под давлением воды и грунта его слои спрессовывались и уходили все глубже под землю. Когда море отступало, торфообразование возобновлялось. Так возникали пласты, разделенные прослойками песка, глины, известняка и сланцев.
Разделяют два типа торфообразования:
Этапы углефикации
Древние торфяные болота существовали миллионы лет. По мере накопления субстрата нижние слои погружались вглубь земли. Время от времени изменялся рельеф. Болота затапливались морем, вследствие природных катаклизмов засыпались обломками горных пород. Со временем процесс возобновлялся, образовывались новые пласты торфа.
Сначала разложение органики происходило под влиянием анаэробных бактерий. По мере продвижения вглубь земли биологические процессы прекращались, начиналась собственно углефикация.
Она состоит из двух основных этапов:
Диагенез
Диагенез включает в себя завершающие этапы торфообразования и переход к бурому углю. В его процессе фо р мируется петрографический состав угля. Растительные элементы окончательно теряют свою структуру и превращаются в коллоид, по структуре напоминающий гель. Такой процесс называется гелификацией. Под влиянием температуры и давления он затвердевает. В будущем субстанция превращается в витринит.
При частичном доступе кислорода разложение растительных останков проходит по типу фюзенизации. Лигнин и целлюлоза частично сохраняют свою структуру. Строение фюзена волокнистое, клеточные оболочки и пространство между нитями целлюлозы часто заполнены минералами.
Метаморфизм
Когда полностью завершается гумификация торфа, коллоиды превращаются в твердую субстанцию, начинается процесс углефикации, или метаморфизма угля.
Он состоит из нескольких стадий:
В результате превращений в полезном ископаемом резко возрастает содержание углерода, падает содержание кислорода и водорода. Изменяются текстура и молекулярная структура, плотность материала возрастает.
При дальнейшем метаморфизме начинается стадия графитизации. В угле увеличивается число кристаллических связей. Он практически полностью состоит из углерода. Останки растений практически не выявляются. Графитизации подвергаются очень древние пласты времен силура и девона.
Условия углеобразования
На первом этапе углеобразования основное влияние оказывает рельеф, состав грунтовых вод, климат, болотная флора. Когда торфяные пласты опускаются вглубь земли, биохимические процессы прекращаются. Метаморфизм происходит за счет физических и химических изменений породы. Начинается этап углефикации.
На образование угля в толще земли влияют три основных фактора:
Каким образом каждый из факторов влиял на превращение торфа в уголь, мы расскажем дальше.
Температура
Температура изменяется по мере углубления в недра земли. Каждые 100 м повышается приблизительно на 1-8°С. В древние периоды этот показатель, возможно, был даже выше. Влияние температуры было доказано в эксперименте. При нагревании без доступа кислорода торф превращается в субстанцию, похожую на антрацит.
Для перехода торфа в бурый уголь нужна температура выше 35°С. Такие условия обеспечиваются на глубине в несколько сотен метров от поверхности Земли. Для превращения субстанции в антрацит нужно нагревание до 250-300°С, а при 390-400°С уголь переходит в графит.
Влиянием температуры можно объяснить, почему в древних залежах иногда выявляют бурый уголь, а в более молодых — антрацит. В зависимости от геологических условий пласты нагревались по-разному. Если они не опускались на большую глубину или на каком-то этапе поднялись на поверхность, уголь остался бурым, и дальнейший его метаморфизм не произошел.
Давление
Роль давления в образовании угля до конца не ясна. В ходе экспериментов не удалось добиться углефикации исключительно под его влиянием. Несомненно, давление имеет значение на этапе диагенеза. От его воздействия уплотняется торф, уменьшается его пористость и влажность. Давление способствует упорядоченности макромолекул, формированию слоистой структуры.
При переходе к тощим углям и антрацитам значительно меняется их структура. Становится практически незаметной слоистая текстура. Такие изменения также приписывают влиянию давления. Но они могут происходить и под воздействием температуры.
Время
Фактор времени – самый неоднозначный. До сих пор идут дискуссии, насколько оно влияет на углефикацию. Одни считают, что время полностью компенсируется температурой. При благоприятных условиях превращение торфа в уголь может длиться от несколько сотен тысяч до миллиона лет.
Другие ученые твердят, что при минимальной температуре 35°С нужно 5 млн. лет для метаморфизма. Дальше процесс приостанавливается, и даже повышение температуры не изменяет тип угля. При более высоких показателях углефикация идет быстрее.
Вопрос влияния времени на углефикацию требует дальнейшего изучения. Но большинство ученых считают, что сейчас оно не играет роли. Климат изменился, а температура в недрах Земли снизилась. Даже через миллионы лет вряд ли современный торф при таких условиях превратиться в уголь. Поэтому время имеет значение только при наличии других факторов метаморфизма.
Виды метаморфизма угля
Метаморфизм угля проходит в разных геологических условиях. На него влияет глубина залегания пластов и температура в нед р ах Земли, рельеф местности, наличие вулканической активности.
В зависимости от условий углеобразования выделяют такие виды метаморфизма:
Детальнее о них мы расскажем дальше.
Региональный метаморфизм
Пласты торфа, которые погружаются вглубь Земли, нагреваются за счет ее теплового потока. Его интенсивность измеряется геотермическим ингредиентом (ГГ) – повышением температуры на определенную величину каждые 100 м. Современные показатели колеблются от 1°С до 8°С.
Увеличение температуры в толще Земли в эпоху углеобразования принято называть палеогеотермическим ингредиентом (ПГГ). Его значения были выше, чем современные. Они возрастали в районах активных платформ, которые постоянно сдвигались относительно друг друга. Средние показатели наблюдались предгорьях, низкие – в районах пассивных стабильных платформ.
На активной платформе располагался Тунгусский бассейн. В некоторых его участках ПГГ достигал 9- 1 0°С. Сейчас ГГ снизился до 0,7-2,9°С. В предгорьях находятся Львовско-Волынский, Тургайский, Челябинский угольные бассейны. ПГГ в них составляет 3,5-4,5°С. На пассивных платформах расположены Подмосковный, Днепровский, Камский, Припятский бассейны. В них ПГГ всего 1-1,5°С. Это объясняет, почему уголь здесь остается бурым, несмотря на древность отложений.
Уплотнение породы, снижение влажности, пористости, формирование структуры происходит за счет давления осадочных пород. Природные факторы при региональном метаморфизме равномерно влияют на всю залежь. Уголь в пластах одного уровня имеет одинаковую степень зрелости. Она высокая в нижней части залежи и более низкая в верхней. Например, на глубине 100 м залегает антрацит, на 500 м – каменный уголь, а на 100 м — бурый.
Признаки регионального метаморфизма есть во всех угольных бассейнах. Ведь тепловой поток Земли приблизительно равномерно распределен по всей коре. Давление всегда усиливается при опускании пластов на глубину. Но в определенных регионах на формирование полезного ископаемого влияют и другие факторы. Они могут ускорять метаморфизм в определенных участках.
Термальный метаморфизм
Вследствие геологических процессов горячая магма может подниматься в верхние слои земной коры. Если она подходит близко к формирующимся пластам угля их метаморфизм резко ускоряется. Происходит это за счет повышения геотермального ингредиента.
При термальном метаморфизме уголь даже на небольшой глубине претерпевает сильные изменения. В результате у самой поверхности может образоваться антрацит, жирный или тощий каменный уголь. Температура распределяется равномерно по всему пласту.
Контактный метаморфизм
Горячая порода вызывает спекание углей. На самой границе с магмой можно увидеть трещины, заполненные пеком (расплавленной смолой). Дальше в пласте резко увеличивается зрелость полезного ископаемого. Бурый уголь превращается в молодой каменный, а тот в антрацит. Метаморфизм наблюдается даже у зрелой сформировавшейся породы, которая в других условиях остается неизмененной.
Основное влияние на пласт оказывает высокая температура. Частично изменения связаны с резким повышением давления газов, которые выделяются при расплавлении угля. Полезное ископаемое вблизи контакта полностью теряет спекаемость, возрастает его зольность, падает теплота сгорания. В окружающих зонах образуется природный кокс – материал с матовым блеском и высокой прочностью.
Редкие виды метаморфизма
В большинстве угольных бассейнов метаморфизм происходит за счет трех описанных выше механизмов. Они воздействуют по-отдельности или одновременно. Кроме этого существуют виды, которые встречаются довольно редко.
К ним относятся:
Редкие виды метаморфизма играют вспомогательную роль в образовании угля. Они воздействуют на ограниченные участки пласта. Могут изменять уже сформировавшуюся породу.
Альтернативные теории образования угля
Существуют альтернативные теории углеобразования. Большинство имеют слабые аргументы и легко отвергаются официальной наукой. Некоторые из них просто фантастические.
Одна из самых популярных теорий – абиогенная. Утверждается, что уголь образовался в результате пиролиза метана. Как доказательства приводятся лабораторные эксперименты. В результате пиролиза газа пол у чают графит. Сторонники теории утверждают, что растительные останки либо попадают в уголь на поздних этапах, либо являются просто кристаллическими структурами.
Вторая теория касается автохтонного торфообразования. Приводятся доказательства, что уголь образовался в основном из аллохтонных залежей. Она основана на том, что слоистая структура угля больше напоминает аллохтонный торф и могла сформироваться только под воздействием потоков воды, которые переносили залежи. Вертикальные стволы деревьев были также привнесены в торф извне, как и крупные валуны. Еще один аргумент – подошва угольных пластов. В ней нет признаков плодородной почвы. Теория требует дальнейшего изучения.
В спорах ученых присутствует вопрос, образовался ли уголь вследствие катастрофы. Многие объясняют процесс крупными наводнениями, резкими изменениями климата после землетрясений, извержений вулканов или падений метеоритов. Такое объяснение используют люди, считающие причиной образования угля Всемирный Ноев потоп. Если выключить библейскую историю, теория потопа имеет под собой основания. Ведь многие пустые породы между угольными пластами имеют морское происхождение. Скорее наводнения были локальными, связанными с повышением уровня моря или циклическими изменениями климата в определенных регионах.
В механизмах углеобразования есть много неясных моментов. Но ученые сходятся во мнении, что полезное ископаемое сформировалось из торфяных залежей, которые под воздействием температуры и давления превратились в твердую породу. Процесс занял миллионы лет и уже не повторяется. Это связано с остыванием ядра Земли, изменениями климата и другими причинами. Запасов угля хватит приблизительно на 500 лет. Но уже сейчас человечество ищет и начинает использовать альтернативные источники энергии и органических веществ.
