煤炭是人们非常熟悉的矿物之一,与我们的日常生活密切相关。只是很少有人想过煤炭是如何形成的。现在跟着甘肃地质博物馆宣教部主任丁峰真正了解煤炭。
藏在地下的“树墓”
很久以前,地球上的气候非常温暖潮湿,对植物的生长非常有利。那时,地球表面除了海洋、高寒地区和沙漠地区外,基本上被茂密的森林覆盖。特别是在平原环境发达的沼泽地,植物的生命力非常旺盛。在水源、养分等供应充足的环境下,木本植物的生长速度非常快,在短短10年、5年甚至更短的时间内长成枝叶茂盛的挺拔树木,这就是我们现在看到的煤炭的第一个样子。(大卫亚设)。
当然,那些树长得很快,同时死亡也很快。受海水入侵、气候突变和自身遗传脆弱性的影响,树木被分批生长、倒下、层层堆积。这样循环生长,死亡,层层堆积,被凶猛的洪水运到低凹地带,巨大的“树墓”埋在地下。(阿尔伯特爱因斯坦,Northern Exposure,死亡)从这时开始,这些高耸的树准备改变自己的样子。也就是说,准备成为煤炭。
地质科学家经过长时间的研究,总结了这些很久以前树木生长演化的过程:3亿年前的古生代、1亿年前的中生代、数千万年前的新一代、许多复杂的生物化学、地球化学、物理化学、转化为煤后的植物死亡、积累、埋藏、演化为煤的过程。
神秘的腐泥和泥炭变化过程
腐烂的泥土和泥炭听起来有些深奥,但死后埋在地下的大树把自己变成煤的过程。(莎士比亚)。
埋在地下的一群“木枪”的植物尸体由于缺氧细菌、放线菌和真菌的侵蚀,尸体开始消失,其中大部分沉入沼泽的底部,沉入“水中”。在这个漫长的阶段,低等植物和浮游植物开始慢慢形成腐泥,高等植物的残骸变成了泥炭,作用于这种低等植物称为腐蚀化作用,作用于高等植物称为泥炭化作用,这是植物造煤的第一步,积累大量泥炭的沼泽称为泥炭沼泽。
随着人类的出现和人类文明的不断发展,古代煤炭时代的泥炭沼泽不复存在,其中一些被人类发现后取名为“煤田”,尚未发现的继续睡在地下。
泥炭到煤的再转化
事实上,泥炭的本质是植物残体的沉积物,质地柔软,容易燃烧,是煤化程度最低的煤,同时也是最原始状态的煤。自然状态下出现的基本面貌大部分是黑棕色和黑色,实际上没有达到最纯的煤炭状态。
那么泥炭如何变成纯煤呢?
大约几千万年前,泥炭沼泽在地球上又一次大规模发育,泥煤层上铺设的沉积物越来越厚,在成岩作用和变质作用的双重影响下,埋在地下的腐泥和泥炭开始慢慢变成黑色无定形大分子有机胶体3354褐煤。这一变化最突出的特点是碳含量进一步增加。随着碳化程度的提高,褐煤依次变成了我们今天看到的蜂窝煤、无烟煤、天然焦炭和石墨。
用科学的语言概括这一过程:煤炭是几百万年来植物的枝干和根茎,是堆积在地上的非常厚的黑色腐殖质,在地壳运动和波动的影响下不断埋在地下,长期与空气隔绝,在高温高压下经过一系列复杂的物理化学变化而形成的黑色可燃性沉积岩,这就是煤炭的形成过程。
苏志燮
人类什么时候开始第一次使用煤炭?
数据显示,人类首次使用煤炭的记录可以追溯到2000多年前或更早。
中国是世界上第一个使用煤炭的国家。《山海经》中出现了煤炭最快的记录,其中煤炭被称为石家。
在我国辽宁省新乐古文化遗址也发现了大量的正煤制工艺品,这是世界上首次使用煤炭的确凿证据,也是我国早在6700年前就发现并开始使用煤炭的历史证据。
在我国河南省公意市的考古发掘中,也发现了西汉时用煤饼炼铁的遗址,《汉书地理学》记载着“叶将军出石头,可燃性急”。
关于煤的名称使用,明代李时珍的医学著作《本草纲目》中首次使用了煤的名称。
希腊和古罗马也是早期使用煤炭的国家,希腊学者泰奥普拉托斯在公元前300年左右写了《石史》,其中记载了煤炭的性质和产地,古罗马也在大约2000年前开始用煤加热。
兰州晨报/掌上兰州记者宋卫国
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