煤炭:山西120米厚的煤层至少要2440米的植物遗骸堆积,你信吗?

答案在这儿 2023-05-11 10:29:22

煤炭在人类文明中很长一段时间扮演着重要的角色,为人类提供各方面的燃料。虽然现在为了响应环保号召,各国都在用其他资源代替煤炭,但煤炭依旧没有退出历史舞台。

尤其是在电价飙升的情况下,售价低廉的煤炭又成了经济发展的香饽饽,2022年,欧洲好多国家宣布重启火电厂,煤炭再次高调回归工业领域。

2022年多个国家宣布重启火电厂

我国近年来虽然在大力开发清洁能源,但国内仍然有很多火电厂一直在运行,煤炭的开采也没有停下脚步。

作为不可再生资源,如此大规模地消耗煤炭,估计过不了多少年,地球上的煤炭资源就会被人类用尽。

这不是瞎说,比如像我国的煤炭大省山西,120米厚的煤层至少需要2440米的植物遗骸才能积成,煤炭的演化一点也不轻松,可以说是一将功成万骨枯。

山西的煤矿煤层厚度能够达到120米

参天大树化作煤炭

要问起煤炭是怎样形成的,很多人都会简单地回答:是植物死后埋入地下,经过几千万年的变化形成的。话说的简单,可从植物变成煤炭却一点也不容易,需要复杂的条件,不是只要堆积植物埋地下就能形成的。

煤炭虽是地球上储量最多的化石燃料,各个大陆地区和岛屿都有,但它的分布很不均匀,每个国家的煤炭储量不同,质量也有所不同,好在我国的煤炭资源居于世界前列,产煤量也非常高,一时半会儿不会出现煤炭危机。

中国的产煤量还是比较可观的

煤炭根据形成条件和成煤的原始物质不同,可以分为腐植煤、残植煤、腐泥煤。这三种煤的原始物质分别是植物遗体、植物某些组织、藻类植物和浮游生物遗体。

这些植物死后腐烂堆积起来,随着地壳的运动慢慢沉入地下埋葬,隔绝空气,再加上高温和高压的作用和物理、化学的变化等,才慢慢形成了黑色的可燃性沉积岩。

煤炭的形成需要植物残骸、压力以及时间

植物遗骸堆积处的地壳下沉的越快,就有越多的遗骸沉入地下,那么这里形成的煤炭层就越厚,反之,植物遗骸堆积的越少,煤炭层就越薄。而且有的面积也不大,毫无开采价值。

有大型煤矿的地方,可以由此反推出在远古时期这里的植被很丰富,而且地壳运动剧烈。

我国著名的煤田有大同煤田、哈尔乌素煤田、神府煤田、准东煤田、伊犁煤田、胜利油田等等。别看现在这些地方的植被不咋样,但在地球的三大成煤期里,这里的植被覆盖率却相当高。

煤田现在的植被虽然不多,但在成煤期覆盖率却很高

可以说,植物的任何部分都能通过变化形成煤炭,但是高品质的的煤却得靠植物的木质部,也就是树干、树枝,这部分含有丰富的木质素,在地下不容易被分解,成煤效果好。

煤炭在刚挖出来的时候能看到上面有植物根茎的形态,要是切片用显微镜观察,还能更清楚地看出植物的构造和组织。

地球成煤期

我们现在能开采的煤大多都形成于陆生生物空前发展的石炭纪,时间大概是3.55亿年前到2.95亿年前。在这6000多万年里,陆地面积快速增加,气候温暖湿润,到处是沼泽。

我们现在开采的煤矿大多形成于石炭纪

这样优异的条件简直就是植物的天堂,所以那时候地球非常绿,森林面积很大,且树木也长的相当高大。不要以为现在很少见到高大的树木远古时期就没有,要不是人类砍伐,很多树都有足够的生长时间。

比如那时乔木类的石松树就能长到40米高,蕨类植物也根深叶茂,它们虽然个头长的相对较矮,但依然密密麻麻地霸占了森林下方的空间。

石炭纪时期的地壳运动也相当的活跃,很多地方被挤压成褶皱,形成高原和山体,因此石炭纪也是山形成的重要时期。而频繁的地壳运动刚好是促使煤炭形成的原因之一。

石炭纪进行的地壳活动形成了各种各样的地形

据现在已探明的煤炭数据统计,世界上有超过一半的煤炭都来源于石炭纪。

如果现在要找类似于石炭纪的环境,大约只能去亚马逊的热带雨林感受了。亚马逊雨林中的气候一年四季都湿热,气温变化非常小,经常出现大暴雨天气,降水量高,即使有贝尔.格里尔斯那样的野外生存技能,呆在那里都很难,更何况是比这气候还夸张的石炭纪。

大量的植物死在沼泽里、溪流边,随着水搬运工的努力和地壳运动,植物遗骸很容易能下沉到地下,然后慢慢演变成泥炭,再形成比较低级的褐煤,褐煤继续通过地壳运动的压实,成为烟煤。这时候,真正意义上的煤炭才算形成。

煤炭的形成经历了泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤的过程

而要转化成跟高质量的煤,褐煤经过的挤压相当“惨烈”,据悉,6米厚的褐煤才能压成0.3米厚的烟煤或者更少的无烟煤。

好煤炭的形成不容易

中国作为煤炭大国,可想而知在远古时期我们现在的脚下生长着多少参天大树。因此,按以上成煤的标准,中国的煤田中有超过120米厚的煤层,换算成原始植物的话,起码需要积累2440米的厚度。

120米厚的煤层需要至少2440米厚的植物残骸

地质研究表明,我国的华北平地区留存着石炭纪时期的植物,山西能成为产煤数量和质量都名列前茅的煤炭大省,就足以说明这一点。

而且别看现在的山西高原是气候干旱,风沙漫天的黄土高原,回到石炭纪,那是环境相当好的地方,海洋和陆地交替出现。这样的情况下,当海水退却时,正好让陆地植物快速生长,碰到海洋扩大时,死去的植物就被埋到地下。

于是,一批又一批的植物在山西长了又埋,才形成今天这么厚的煤层。

如今的煤层汇聚了大量植物残骸

石炭纪过去,到了二叠纪时期,地壳运动更加剧烈,地表压力增加,造山作用显著,地槽封闭,地球上出现了很多褶皱山系。板块之间也逐渐联合起来,陆地面积再次扩大,海洋缩小,加上末期的生物大灭绝,煤便在这个时期加速形成。

二叠纪末期经历了一次生物大灭绝,加速了成煤时间

虽然侏罗纪和白罡纪也是成煤期,但这两个时期地球的植物都不能和石炭纪相提并论,地质变化也不如石炭纪和二叠纪剧烈,时间也不够长,因此形成的煤大多是褐煤,甚至还有泥炭,即使有些年轻的烟煤,质量远不如那两个时期的烟煤和无烟煤好。

看看山西出产的煤炭质量,就能知道,想要得到上乘的煤炭有多不容易。侏罗纪时期里现在有1亿多年,那时形成的煤炭都不太好,要好煤得看石炭纪,要是石炭纪的煤被开采完了,是不是还得等上几亿年,再经历一次成煤期呢?

如果现有的煤矿开采完了,要使用煤炭资源,只能等下一个成煤期了

可几亿年过去后,地球上还有没有人类都说不清了。

欧洲重启火电厂的事情说明,煤炭在工业发展中有着不可替代的重要性,因此,人类更应该大力发展其他清洁能源来节约煤炭资源,否则真到万不得已的时候,我们可能连煤炭都没有了。

除了化石能源,我们还需要大力发展清洁能源

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