Разное

Откуда берется уголь: Откуда берётся… уголь? / Научный хит

10.08.2021

Содержание

Откуда берётся… уголь? / Научный хит

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 углеобразовательного 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.

Происхождение угля | Металлургический портал MetalSpace.ru

Идеальная обстановка для этого создаётся в болотах, где стоячая вода, обеднённая кислородом и обогащенная органическими кислотами, препятствует жизнедеятельности бактерий разрушающих погибшие растения. Так возникает торф – исходный материал для образования угля.

Если затем происходит его захоронение под наносами, то торфяная масса под воздействием давления и температуры, теряя воду и газы, преобразуется в угольные пласты.

В древних торфяных болотах, начиная с девонского периода (примерно 400 млн. лет назад), накапливалось органическое вещество, из которого формировались ископаемые угли. Большинство промышленных месторождений каменного угля относится к этому периоду, хотя известны и более молодые месторождения.

На первой стадии процесса углеобразования торф превращается в бурый уголь с содержанием углерода 65-70 % (масс.). Углерод в углях находится в составе различных органических соединений, часть из которых при нагревании переходит в состав летучих веществ (летучий углерод), а часть остаётся в коксовом остатке (нелетучий углерод). Здесь и далее, если прямо не указано, о каком углероде идёт речь, имеется в виду их сумма (общий углерод).

Бурый уголь залегает на глубине примерно 1 км и содержит до 43 % (масс.) влаги и до 50 % (масс. ) летучих веществ. При дальнейшем опускании на глубину до 3 км, из бурого угля образуется каменный уголь. Угли, которые к нашему времени стали каменными, начали образовываться в палеозое, преимущественно в каменноугольном периоде, примерно 300-350 млн. лет назад из остатков древовидных папоротников, хвощей и плаунов, произраставших в то время в огромных количествах, а также первых голосеменных растений. Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 до 95 % (масс.), они содержат до 12 % (масс.) влаги и до 32 % (масс.) летучих веществ.

Самый древний из ископаемых углей – антрацит – образуется из каменного угля при дальнейшем повышении температуры и давления на глубине до 6 км. Он содержит около 95 % (масс.) углерода, и имеет наиболее высокую степень «углефикации».

 

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

Как образовался каменный уголь: происхождение каменного угля

Главная > Часто задаваемые вопросы > Добыча каменного угля > 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.

Исходный материал полезного ископаемого – болотные растения, в меньшей степени – планктон. Они способны синтезировать из углекислого газа органические соединения, используя солнечную энергию. В торфе, а затем в угле накапливается углерод. При сгорании он отдает энергию. Вот почему уголь называют кладовой солнца.

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:

  1. Торфообразование
  2. Углефикацию

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 морем. 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

Первые признаки жизни на Земле появились еще в Архейскую эру, 2-3 миллиарда лет назад. В Протерозойскую эру морские существа эволюционировали от одноклеточных к многоклеточным организмам, появились водоросли, беспозвоночные и хордовые животные. Останки первых живых существ превратились в карбонатные породы – известняк, доломит, мергели.

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 реки Барзас на Кузбассе, на Медвежьем острове в Баренцевом море.

В девоне на земле появились первые споровые растения – грибы, лишайники, чуть позже – мхи, папоротники, плауны, хвощи. Настоящего расцвета они достигли в каменноугольный период (карбон). В это время обширные леса покрывали земную поверхность. Болота достигали площади в тысячи километров. После отмирания растений образовались залежи торфа в несколько десятков метров, которые потом превратились в уголь.

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.

После карбона следовала пермь. В этот период климат на земле стал более сухой. Появились предшественники голосемянных – кордаиты. Углеобразование немного затормозилось, но не прекратилось полностью. К этой эпохе относятся такой крупный бассейн как Печорский, частично Кузнецкий, некоторые месторождения в Восточной Азии и Австралии.

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 покрытосемянные. 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:

  1. Климат
    Для образования торфа необходим влажный климат. Сейчас этот процесс интенсивно происходит в северных и умеренных широтах. Хотя часть современных торфяников образуется в тропической и экваториальной зоне.
    В средине палеозойской и мезозойской эры на земле был теплый влажный климат. Это способствовало образованию крупных болот с буйной растительностью, которая постепенно превращалась в торф.
  2. Высокое расположение водоносных горизонтов
    Болота образуются в местах, где грунтовые воды подходят близко к поверхности. Уровень их поднимается при большом количестве осадков.
  3. Рельеф
    Полноценное накопление торфа возможно на равнинах, окруженных возвышенностями. В такой ситуации местность защищена от затопления морскими водами. В низинах задерживаются осадки.

Мертвые растения на торфяных болотах частично разлагаются под воздействием кислорода. При этом выделяется вода и углекислый газ. Но большая часть материала подвергается превращению в анаэробной среде под воздействием микроорганизмов. Процесс окисления и разрушения органических веществ происходит медленно. При этом выделяется небольшое количество СО2 и метан (СН). Органика превращается в гумус.

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:

  1. Автохтонное
    Так называется тип, при котором торф и уголь накапливаются в тех же местах, где произрастала первичная флора.
    Его признаки:
    — Стигмарии – останки корней растений в пластах пустой породы, окружающей залежи угля
    — Обуглившиеся пни
    — Наличие вертикальных стволов деревьев в угольной толще
    — Боковые корни хвощей и папоротников, пронизывающие пласт
    — Известковые почки с сохранившимися останками растений
    — Постоянная мощность пластов на обширных территориях
    — Низкое содержание минеральных солей
  2. Аллохтонное
    Аллохтонный тип образования торфа и угля связан с переносом. Вследствие затопления, землетрясений, изменений рельефа торфяные залежи перемещались на территории, отдаленные от первоначальных болот. В аллохтонных слоях угля встречается больше примесей осадочных пород, крупных валунов, минеральных солей. Структура угля более упорядоченная, слоистая, что связано с воздействием потоков воды во время переноса. Толщина пластов неравномерная, встречаются разрывы, вклинивания и другие нарушения.

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:

  1. Диагенеза
  2. Метаморфизма

Диагенез

Диагенез включает в себя завершающие этапы торфообразования и переход к бурому углю. В его процессе формируется 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.

Под давлением торф уплотняется, теряет воду. В конечном итоге из 1 м материала образуется 10-20 см угля. Разложение идет и на молекулярном уровне. Сначала распадаются гидролизные связи, кислородсодержащие соединения. Процесс охватывает в основном периферическую часть крупных органических молекул. Они распадаются на более мелкие. При этом выделяется метан, углекислый газ, в незначительных количествах летучий азот.

Метаморфизм

Когда полностью завершается гумификация торфа, коллоиды превращаются в твердую субстанцию, начинается процесс углефикации, или метаморфизма угля.

Он состоит из нескольких стадий:

  1. Бурого угля
    На стадии бурого угля крупные молекулы продолжают распадаться. Из пласта выделяются летучие кислородсодержащие соединения. Материал состоит из разрозненного конгломерата органических и неорганических веществ. Количество углерода в нем едва превышает 80%, остается много водорода. Уголь хрупкий, легко распадается, молекулярные связи в нем слабые. Цвет материала темно-коричневый, блеск матовый.  Стадию еще называют дополимерной.
  2. От бурого к жирному углю
    При переходе от бурого угля к жирному порода уплотняется, продолжают выделяться летучие вещества. Концентрация углерода возрастает, а кислорода и водорода – падает. Значительно изменяются периферические части молекул, начинают формироваться полимерные связи.
  3. От жирного к полуантрацитам
    На третьем этапе в центре молекул образуются ароматические циклические соединения. Концентрация углерода увеличивается медленнее. На стадии тощих углей резко падает количество азота. Снижается скорость выхода летучих веществ. Плотность угля возрастает.
  4. От полуантрацитов к антрацитам
    Четвертая стадия характеризуется окончательным формированием полимерной структуры. В некоторых участках образуются кристаллические сетки. Состав ископаемого стабилизируется, концентрация углерода превышает 90%. Материал обретает насыщенный черный цвет и блеск.

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:

  1. Температура
  2. Давление
  3. Время

Каким образом каждый из факторов влиял на превращение торфа в уголь, мы расскажем дальше.

Температура

Высокая температура – это основной фактор превращения торфа в уголь. Под ее влиянием происходит распад крупных органических молекул, выделение газов, коллоиды становятся твердыми, образуются полимерные соединения. При сильном нагревании возникают ароматические и кристаллические связи между атомами углерода.

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.

Начиная от стадии бурых углей, роль давления неоднозначная. Оно способствует дальнейшему уплотнению материала, но одновременно замедляет химические процессы. Высокое давление препятствует выходу газов. В залежах, похороненных под мощными пластами пустых пород, накапливается метан. В них находится больше угля на ранних стадиях метаморфизма.

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.

Метаморфизм угля проходит в разных геологических условиях. На него влияет глубина залегания пластов и температура в недрах Земли, рельеф местности, наличие вулканической активности.

В зависимости от условий углеобразования выделяют такие виды метаморфизма:

  • Региональный
  • Термальный
  • Контактный
  • Редкие виды

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 9-10°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

Механизм возникновения этого вида метаморфизма такой же, как у термального. В результате сдвигов земной коры магма подходит близко к поверхности. Но она воздействует не на весь пласт, а на его отдельные участки. Возникают интрузии (вклинивания) разогретых горных пород в угольную толщу. Площадь контакта может достигать тысяч метров. Изменения, вызванные интрузией, иногда проваляются на расстоянии в несколько километров от места соприкосновения с магматической породой.

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:

  • Тектотермический, или динамометаморфизм
    Возникает в местах тектонических сдвигов, при образовании складчатых горных массивов. Признается не всеми исследователями. Следы такого метаморфизма наблюдаются в древних пластах, относящихся к Архейской и Протерозойской эрам. Основное влияние оказывают температура и резко возрастающее давление.
  • Гидротермический
    Возникает в зоне контакта угольного пласта с горячими подземными водами. Чаще всего такое происходит при повышенной вулканической активности, выходе в поверхностные слои коры магмы. Она разогревает подземные воды до высоких температур, превращает в пар. Такое состояние воды может сохраняться достаточно долго, даже после частичного остывания магмы. Сейчас мы можем наблюдать подобные процессы на месте горячих источников и вулканических гейзеров.
  • Радиационный
    Существуют лишь единичные наблюдения за метаморфизмом угля под воздействием радиации в лабораторных и естественных условиях. Этот механизм требует дальнейшего изучения.
  • Импактный
    Экзотический вид метаморфизма, возникает в угольных пластах после падения метеоритов. Изменения в породе происходят моментально.

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 получают графит. Сторонники теории утверждают, что растительные останки либо попадают в уголь на поздних этапах, либо являются просто кристаллическими структурами.

Теория не объясняет, откуда в толще земли взялся метан. Ведь у этого газа органическое происхождение, он является продуктом распада растений и животных. Трудно предположить, что древние растения попали в угольные пласты случайно. И уж тем более нельзя говорить, что это просто кристаллические структуры. Ведь в полезном ископаемом находят споры, кутикулу и древесину с хорошо сохранившейся структурой.

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.

Самая фантастическая теория – марсианское происхождение угля. Ее сторонники считают, что на Красной планете существовала жизнь. Она была уничтожена мощным метеоритным дождем. Частицы растений и осадочных пород занесло на землю. Они осели в основном в Северном полушарии. Затем из этой субстанции получился уголь.

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.

Как образовался уголь?. Все обо всем. Том 1

Читайте также

Как образовался рельеф

Как образовался рельеф Внутренние и внешние процессы стали происходить на Земле еще примерно 3 000 000 000 лет назад. Их появление было обусловлено множеством самых разных причин. Одна из них — воздействие синтеза энергий: солнечной и внутриземной.Результатом действия

Как образовался Мировой океан

Как образовался Мировой океан Современные специалисты говорят о том, что основой для формирования Мирового океана стали выделившиеся из мантии Земли газы. Процесс выделения газов из недр планеты происходит в настоящее время в результате вулканических извержений. Во

Как образовался Гранд-Каньон?

Как образовался Гранд-Каньон? В американском штате Аризона находится чудо, сотворенное самой природой. Оно называется Гранд-Каньон. Если у вас хорошее воображение, то, глядя на него, вы сможете увидеть волшебный город из камня с храмами, башнями и замками самых

Как образовался Большой Каньон?

Как образовался Большой Каньон? На протяжении миллионов лет вода воздействовала на вещества, из которых состоит земная кора, разламывая самые прочные горные породы и тем самым меняя окружающие ландшафты. Таким образом на Земле возникли каньоны, самые глубокие из которых

Как образовался большой каньон?

Как образовался большой каньон? Большой Каньон — одно из величайших зрелищ на поверхности Земли. В некоторых местах он выглядит какволшебный город из камня с храмами, башнями и замками ослепительных цветов. Одна из самых поразительных вещей, что касается Каньона,

Как образовался Гранд-Каньон?

Как образовался Гранд-Каньон? В американском штате Аризона находится чудо, сотворенное самой природой. Оно называется Гранд-Каньон. Если вы не обделены воображением, то, глядя на него, вы сможете увидеть волшебный город из камня с храмами, башнями и замками самых

Каменный уголь

Каменный уголь Каменный уголь, в тесном смысле слова, обнимает разности ископаемых или минеральных углей с содержанием углерода от 70% до 95%. В общежитии под этим названием соединяют или все минеральные угли, или, по крайней мере, те, в которых не сохранилось следов

Каменный уголь – это минерал или горная порода, каково его происхождение?

Каменный уголь – осадочная порода растительного происхождения. Она известна с незапамятных времен и является первым видом ископаемого топлива, использованным человеком. Первое описание принадлежит Аристотелю и датируется IV веком до н. э. Уголь по сей день остается наиболее востребованным источником энергии после нефти, его добыча ведется по всему миру. Относится ли он к минералам и из каких компонентов состоит? Какая его разновидность самая ценная? Как добывают уголь?

Чем является каменный уголь и из чего он состоит?

Каменный уголь относится к осадочным породам, которая образуется в земном пласте. Она имеет растительное происхождение и выглядит как камень черного или темно-серого цвета со слоистой текстурой (см. фото). Он медленно загорается и долго горит, выделяя много тепла. Уголь – это плотная, твердая, но хрупкая горная порода, которая тонет в воде. Ископаемое нельзя назвать минералом, поскольку это понятие объединяет однородные части горных пород, тогда как структура и состав угля неоднородны и варьируются в зависимости от возраста и месторасположения залежей.

Основной элемент породы – углерод. Процент содержания этого вещества является главным критерием в определении качества топлива: чем он больше, тем выше уровень теплоотдачи. В составе ископаемого также присутствуют кислород, водород и азот. В угле содержится небольшое количество серы. Этот элемент считается наиболее вредной примесью – при сжигании топлива образуется сернистый газ, который негативно воздействует на экологию и вреден для человека.

В природе уголь встречается в трех разновидностях:

  1. Бурый. Наиболее молодой вид горной породы, пласты залегают неглубоко под землей. Содержит мало углерода – 65–70% и много воды – 43%. Отличается светлым оттенком и низкой теплотой сгорания. Самый низший сорт угля.
  2. Каменный. Более древний и ценный, залегает глубже, чем бурый, и имеет высокую теплопроводную способность. Доля углерода достигает 75–93%. Количество влаги не превышает 12%, чем обусловлена высокая температура сгорания. Содержит до 32% летучих веществ, поэтому хорошо воспламеняется.
  3. Антрацит. Наиболее древняя разновидность, считается наивысшим сортом топлива. Содержание углерода достигает 92–98%, влажность находится в пределах 1–3%. Отличается высокой твердостью, металлическим блеском и большой удельной теплотой сгорания. Не дымит и не пахнет при горении.

Происхождение полезного ископаемого

Основная масса залежей этого полезного ископаемого начала формироваться в палеозойскую эру. В этот период началось освоение суши растениями, образовалась обильная наземная флора в виде влажных тропических лесов. В ходе наводнений растительность постепенно скапливалась на дне водоемов, образуя большие слои органических остатков. В залежах каменного угля часто встречаются массы не только растений, но и животных.

Из-за ограничения доступа кислорода под толщей воды полного разложения органики не происходило. При перегнивании некоторой ее части выделялись сероводород, метан и углекислота, благодаря которым останки затвердевали. Так образовывался торф. Постепенно масса утолщалась и все глубже погружалась в недра земли, чему способствовало движение земной коры. Со временем в результате большого давления и вследствие воздействия высоких температур из-за близко расположенной магмы она преобразовалась в пласты каменного угля.

Месторождения и способы добычи

Залежи каменного угля называют угольными бассейнами. Они располагаются повсеместно. На планете их насчитывают более 3,5 тысячи, общая площадь достигает 15% территории суши. Месторождения есть практически в любой стране мира, но разрабатываются лишь в 50 – часто пласты залегают в недоступных местах.

Наиболее крупными запасами ископаемого обладают США, Россия и Китай. Около 95% угольных бассейнов России находятся в восточных регионах, в основном в Сибири.

Уголь добывается следующими способами:

  • Карьерный. Применяется в тех случаях, когда ископаемое залегает на глубине не более 100 метров. Требует использования большого количества тяжелой техники, твердые породы взрывают. Открытый метод – это самый безопасный и наименее затратный способ, однако он наносит большой ущерб экологии, а добытое топливо содержит множество примесей.
  • Подземный. Позволяет вести разработку на глубине свыше 1000 метров. Для добычи прокладываются штольни, вертикальные или горизонтальные стволы, по которым продвигаются лифты. Закрытый метод требует больших финансовых затрат и привлечения к тяжелой и опасной работе значительных человеческих ресурсов.

Поделитесь с друьями!

классификация, виды, марки, характеристика, особенности горения, места добычи, применение и значение для экономики

Уголь — это очень разнообразное и многогранное соединение. Из-за своей особенности образования в недрах земли он может иметь сильно отличающиеся характеристики. Поэтому принято классифицировать уголь. Каким образом это происходит, описано в этой статье.

Ископаемый уголь по большей части добывают из недр земли, но иногда в результате сейсмической активности пласты угля выходят на поверхность, где возможна добыча открытым способом. Но откуда берется уголь в земной коре? Образование угля — очень длительный и сложный процесс, который берет начало от обыкновенных растений. Когда растения умирают, то при недостатке кислорода и высокой влажности из них образуется торф. В течение миллионов лет этот торф оседает в землю, где, благодаря высокой температуре и давлению, медленно превращается в уголь. Данный процесс так и называется — углефикация.

Ископаемый уголь может быть найден человеком на различных стадиях углефикации, поэтому существует множество видов этого ресурса. Всего есть несколько типов классификаций каменного угля: по составу, по особенностям происхождения, по размеру, по влажности, по наличию примесей, а также многим другим характеристикам. Разберем некоторые из них подробнее.

Классификация угля по размеру кусков

Чтобы добыть уголь из-под земли, его необходимо измельчить и доставить на поверхность. Получаемые куски могут быть разного размера, что достаточно важно для дальнейшего использования. По этой причине существует государственный стандарт (ГОСТ Р 51586-2000), который определяет классификацию угля по размеру кусков. Эти размеры иногда называют сортами угля, чтобы не путать с марками, о которых речь пойдет позже.

Название класса (сокращение)

Размер в мм

Плитный (П)

От 100

Крупный (К)

50-100

Орех (О)

25-50

Мелкий (М)

13-25

Семечко (С)

6-13

Штыб (Ш)

До 6

Если уголь еще не отсортирован и имеет в своем составе куски совершенно разных размеров, то такой уголь называют рядовым (Р).

Существуют также и смешанные сорта, т. е. смеси углей разного размера в определенных пределах. Но процентное содержание угля каждого класса в данном случае не регламентируется. Смесь может состоять, например, из 95 % семечка и 5 % штыба, и в таком случае сорт будет называться семечко со штыбом.

Название класса (сокращение)

Размер в мм

Крупный с плитным (ПК)

От 50

Орех с крупным (КО)

25-100

Мелкий с орехом (ОМ)

13-50

Семечко с мелким (МС)

6-25

Семечко со штыбом (СШ)

До 13

Мелкий с семечком и штыбом (МСШ)

До 25

Орех с мелким, семечком и штыбом (ОМСШ)

До 50

Классификация угля по маркам

Как уже было сказано, уголь может отличаться по составу. Конкретные соединения в составе угля выделить крайне сложно, поэтому для того, чтобы характеризовать уголь, пользуются лишь некоторыми характеристиками: концентрацией летучих веществ, влажностью, содержанием углерода, теплотой сгорания и др.

Обычно все эти характеристики связаны. Чем больше содержание углерода в угле и меньше летучих веществ, тем больше тепла сможет дать топливо. Согласно этим характеристикам уголь делят на марки.

Бурый уголь (Б)

Это самая молодая и поэтому наименее полезная марка угля. Выглядит как каменная масса бурого цвета. Иногда на нем даже заметна древесная структура. Выход тепла составляет всего лишь 22 МДж/кг. Причина этому — низкое содержание углерода, большое количество влаги, летучих веществ и минеральных примесей. Все это не обеспечивает эффективное горение.

Образуется такой уголь напрямую из торфа и залегает на небольшой глубине (от 10 до 200 метров). В России его добывают на Солтонском месторождении, в Тунгусском и Канско-Ачинском угольных бассейнах.

Длиннопламенный уголь (Д)

Обычно имеет серо-черный цвет. Горит длинным коптящим пламенем, что и дало ему такое название. Содержит 70-80 % углерода, что делает его чуть более качественным топливом, по сравнению с бурым углем. На это также влияет меньшее количество влаги и примесей. Но преимущество длиннопламенного угля не в этом. Это топливо может гореть без поддува, что позволяет легко использовать его в печах и котлах. Данный вид угля очень распространен. Его добыча ведется в Минусинском, Кузнецком, Донецком и многих других бассейнах.

Газовый уголь (Г)

Сильно похож на предыдущую марку, но отличается пониженной влажностью и высокой скоростью горения. Из-за последнего он часто применяется в котельных в качестве топлива. Данный уголь распространен в Донецком, Кузнецком, Кизеловском и некоторых других угольных бассейнах. Также он встречается на месторождениях острова Сахалин.

Жирный уголь (Ж)

Это уже достаточно качественный уголь. Несмотря на то что загорается он тяжелее, чем предыдущие две марки, он обладает высокой теплотой сгорания (35 МДж/кг). Недостатком же является высокое содержание летучих веществ, что осложняет контроль процесса горения, поэтому данная марка угля редко используется как топливо. Основные сферы его использования — производство строительных материалов, активированных углей и других полезных веществ, а также в коксохимической промышленности. Добыча такого угля ведется в Осиновском, Байдаевском, Ленинском и Томь-Усинкском месторождениях.

Коксовый уголь (К)

Это очень ценный вид угля из-за своей малой распространенности. Из этой марки получается очень качественный каменноугольный кокс, что следует из названия. Образуется такой уголь на достаточно большой глубине (5500 м), где имеется большое давление. Цвет такого угля — серый со стеклянным блеском. Он имеет очень однородную структуру и минимальное число пор. Содержание летучих веществ — умеренное (22-27 %), а углерода достигает уже 88-90 %, что положительно сказывается на теплоотдаче, хотя как топливо такой уголь используется редко. Добывается коксовый уголь в Кузнецком угольном бассейне, в Анжерском, Томь-Усинском, Прокопьевско-Киселевском и других районах.

Отощенно-спекающийся уголь (ОС)

Данная марка угля не сильно отличается от коксового угля: содержание углерода и неорганических примесей находится примерно на том же уровне. Главное его преимущество в высокой теплотворной способности. Она составляет 36 МДж/кг, поэтому иногда его используют как топливо на электростанциях. Но основное его использование — коксохимическая промышленность. Правда, коксуется этот уголь с трудом, поэтому приходится его использовать в смеси с другими видами угля. Такая смесь нескольких марок называется угольной шихтой. Добыча отощенно-спекающегося угля в основном ведется на Кузбассе, в Кемеровском районе и в Южно-Якутском угольном бассейне.

Тощий уголь (Т)

Такое забавное название эта марка угля получила из-за относительно тонких пластов, которыми она залегает в породе. Виной всему большая глубина (6600 м) и большое давление. В отличие от предыдущих двух типов, тощий уголь не обладает способностью к спеканию, и производить из него кокс практически невозможно.

Зато он обладает очень высокой теплотой сгорания до 40 МДж/кг. Это обуславливает его использование в качестве топлива, а также в металлургии, где необходима крайне высокая температура в печах для плавки металлов. Основные зоны добычи тощего угля — это Араличевский, Байдаевский и Кемеровский районы.

Антрацит (А)

Это самый качественный уголь, с точки зрения теплоты сгорания. Содержание углерода в нем может достигать 98 %. Больше только у графита. И по внешнему виду антрацит сильно отличается от других марок. Он имеет темно-черный цвет с ярко выраженным металлическим отливом. Также он обладает повышенной термостойкостью и электропроводностью. Температура горения у антрацита довольно высока, поэтому как топливо применять его можно не во всех типах печей. Кроме этого, он используется в металлургии, для изготовления фильтров, электродов, карбида кальция, микрофонного порошка. Этот уголь не спекается, поэтому он не нашел применения в коксовании, хотя даже без этого процесса может заменять кокс в некоторых процессах.

Другие виды классификаций

Помимо тех марок, что представлены выше, существует и множество промежуточных марок, например коксовый жирный (КЖ), газовый спекающийся (ГС), длиннопламенный газовый (ДГ).

Также уголь каждой марки может иметь разные размеры кусков. В таком случае буква, обозначающая сорт, располагается после буквы, обозначающей марку. Например, антрацит-орех (АО), жирный-плита (ЖП), коксовый семечко (КС).

Существует и классификация угля по происхождению. Весь уголь, как уже было сказано, образуется из растений в течение миллионов лет. Но растения могут иметь разную природу. Так, угли делятся на гумусовые (из древесины, листьев, стеблей) и сапропелитовые (из остатков низших растений, например водорослей).

Откуда берется уголь?

Сотни миллионов лет в мире не было запасов угля. Итак, откуда теперь берется уголь? Уголь — это ископаемое топливо, состоящее из атомов углерода, содержащихся в растениях, которые жили миллионы лет назад.

345–280 миллионов лет назад мир был в основном покрыт пышной растительностью, которая росла на болотах. Большая часть этих растений принадлежала к типам папоротников, а некоторые были размером с деревья. Эта растительность отмерла и погрузилась под воду.Он постепенно разлагался, и по мере разложения растительное вещество теряло атомы кислорода и водорода. Он оставил отложение с высоким содержанием углерода. Сначала образовался торф, но с годами слой песка и ила оседал поверх торфа из воды. Давление вышележащих слоев, движения земной коры и временами вулканическое тепло сжимали и укрепляли отложения. Благодаря этому процессу образовался каменный материал — уголь.

Уголь широко используется как топливо с высоким энергосбережением.После добычи уголь сжигается на угольных электростанциях для производства электроэнергии. Энергия, выделяемая во время экзотермической реакции (горения), на самом деле является солнечной энергией, полученной миллионы лет назад и хранившейся в корнях, стеблях и листьях растений. Выделяемое тепло превращает воду в пар. Затем пар вращает турбину, вырабатывая электричество.

Уголь на протяжении многих лет играл важную роль для многих. Некоторые стали очень богатыми благодаря его торговле, другие отдали свои жизни, добывая его.Добыча угля в Британии восходит к римским временам, а в Китае — за 200 лет до рождения Иисуса Христа. Вплоть до 18 века уголь добывался только у поверхности, рядом с выходами на поверхность, «колокольнями» или «штольнями». Колокольня была немногим больше, чем колодец, который открывался, чтобы достать уголь, он имел форму колокола, отсюда и название. Во многих районах были многочисленные ямы для колокола, которые находились в непосредственной близости от других ям для колокола, поскольку одна из них разрушалась, другая открывалась.

В настоящее время уголь добывается более чем в 100 странах на всех континентах, кроме Антарктиды.США, Россия, Китай и Австралия обладают более чем половиной мировых запасов.

Из трех видов ископаемого топлива — угля, нефти и природного газа — запасы угля имеют наиболее благоприятные оценки для скорости выхлопа. Тем не менее, без внедрения технологии улавливания углерода при сжигании угля выделяется больше углекислого газа и других парниковых газов, чем это полезно для планеты и человеческого населения. -Е. МЕСХИ

Откуда поступает наш уголь

Где Соединенные Штаты добывают уголь

В 2019 году в 23 U было добыто около 706 млн коротких тонн угля.С. констатирует. Открытые шахты были источником 62% общей добычи угля в США и составляли 65% от общего количества шахт. Около 0,5 млн тонн, или менее 0,1% от общего объема добычи угля, приходилось на уголь из отходов.

  • Вайоминг 39,2%
  • Западная Вирджиния 13,2%
  • Пенсильвания 7,1%
  • Иллинойс 6,5%
  • Кентукки 5,1%

Уголь в основном встречается в трех регионах: угольный регион Аппалачей, внутренний угольный регион и западный угольный регион (включая бассейн Паудер-Ривер).

Две крупнейшие угольные шахты в Соединенных Штатах — это шахты North Antelope Rochelle и Black Thunder в Вайоминге. Вместе эти две шахты произвели 22% от общей добычи угля в США в 2019 году. Одна только шахта North Antelope Rochelle произвела больше угля в 2019 году, чем совокупная общая добыча угля в Иллинойсе и Кентукки, четвертом и пятом по величине угледобывающих штатах соответственно.

Нажмите для увеличения

Факты и данные по каждому угледобывающему региону за 2019 год

  • В угольный регион Аппалачей входят Алабама, Восточный Кентукки, Мэриленд, Огайо, Пенсильвания, Теннесси, Вирджиния и Западная Вирджиния.
  • Около 27% угля, добываемого в США, поступает из угольного региона Аппалачей.
  • Западная Вирджиния — крупнейший штат по добыче угля в регионе и второй по величине штат по добыче угля в Соединенных Штатах.
  • Подземные шахты поставляют 78% угля, добываемого в регионе Аппалачи.
  • Подземные шахты в регионе Аппалачи произвели 56% от общего объема добычи угольных шахт в США.
  • Внутренний угольный регион включает Арканзас, Иллинойс, Индиану, Канзас, Луизиану, Миссисипи, Миссури, Оклахому, Техас и Западный Кентукки.
  • Около 18% всего угля США было добыто во Внутреннем угольном регионе.
  • Иллинойс был крупнейшим производителем угля во Внутреннем угольном регионе, на его долю приходилось 36% добычи угля в регионе и 6% от общего объема добычи угля в США.
  • Подземные шахты обеспечивали 64% добычи угля в регионе, открытые шахты — 36%.
  • Западный угольный регион включает Аляску, Аризону, Колорадо, Монтану, Нью-Мексико, Северную Дакоту, Юту, Вашингтон и Вайоминг.
  • Около 55% всей добычи угля в США было добыто в Западном угольном регионе.
  • Вайоминг, крупнейший угледобывающий штат в Соединенных Штатах, произвел 39% от общего объема добычи угля в США и 72% угля, добытого в Западном угольном регионе.
  • Шесть из десяти крупнейших угледобывающих шахт США находились в Вайоминге, и все эти шахты являются открытыми.
  • Шахты добывают 91% угля в Западном угольном регионе.

Последнее обновление: 9 октября 2020 г.

PPT — Откуда берутся уголь, нефть и газ? PowerPoint Presentation, скачать бесплатно

  • Большая тройка: уголь, нефть и газ • Уголь, нефть и газ являются ископаемыми видами топлива, и их можно сжигать. • Они очень важны, потому что мы используем их по-разному. Откуда берутся уголь, нефть и газ?

  • Миллиарды скелетов • Вы, наверное, знаете, что окаменелости — это очень старые мертвые растения и животные, найденные в земле.• Что ж, вот что такое ископаемое топливо: мертвые вещи, которые были похоронены под камнями на протяжении миллионов лет. Как они вообще попали в землю?

  • Старый королевский уголь Уголь образуется следующим образом: Мертвый растительный материал Болото Слои песка и камня Море • Мертвый растительный материал собирается вместе с умирающими деревьями у побережья. • Море затопляет болото и покрывается песком и грязью. • Со временем вес и тепло превращают растительный материал в уголь. Как добыть уголь из земли?

  • Слои ила и песка Газ Шлам превращается в нефть Слои горной породы Ценная нефть и драгоценный газ Вот как образуются нефть и газ: Давным-давно миллионы крошечных морских растений и животных погибли.Их тела затонули и превратились в слизь, засыпанную грязью и песком. Грязь и песок через миллионы лет превратились в скалу, а шлам превратился в нефть и газ, заключенные между слоями. Как добывать нефть и природный газ из-под земли?

  • Что такого особенного с углем? Уголь перерабатывается во все виды продукции: сталь, лекарства, пластмассы, красители и гудрон для дорог. Уголь также помогает нам производить то, что мы постоянно используем: электричество. Вот как: уголь сжигают для нагрева воды.Пар заставляет турбину вращаться. Генератор производит электричество. Электричество передается по кабелям. Как еще можно получить электричество?

  • Зачем столько шума вокруг нефти и газа? Нефть и природный газ являются топливом. Когда они сгорают, они выделяют тепло. Их можно использовать для работы двигателей или для обогрева домов и офисов. Из масла также можно делать многие вещи: пластик, краски, чистящие средства и даже одежду! Для чего еще используется масло?

  • Есть над чем подумать… С ископаемыми видами топлива связаны две большие проблемы: 1.Их сжигание вызывает загрязнение — от этого могут заболеть люди и животные, а здания могут быть повреждены. 2. Их сжигание способствует глобальному потеплению — от этого страдает вся планета. Как глобальное потепление влияет на Землю?

  • Фантастически странное происхождение самого угля на Земле

    Это история о деревьях — очень, очень странно выглядящих деревьях — и о некоторых микробах, которые не появились вовремя. Их неявка произошла более 300 миллионов лет назад, и то, что они не делали, или, скорее, то, что произошло, потому что их не было, формирует вашу и мою жизнь.

    Все, что вам нужно сделать, это пройтись по улицам Пекина, Нью-Дели или Мехико: если небо покрыто смогом (а оно обычно бывает), вся эта пыль, заслоняющая солнце, есть из-за этой истории, я иду рассказать (см. эффект сжигания угля в одном из самых загрязненных городов мира).

    Начинается, как ни странно, в древнем лесу…

    … чьи деревья «казались бы нам фантастическими в своей необычности», — пишут Питер Уорд и Джозеф Киршвинк в своей книге « Новая история жизни ».

    Некоторые из них были гигантами: 160 футов высотой, с нежными, похожими на папоротник листьями, сидящими на вершинах тонких, как карандаш, стволов. Это был период, когда растения развивались, поднимались все выше и выше, используя целлюлозу и прочное волокно, называемое лигнином, чтобы оставаться в вертикальном положении. Если бы вы были там, вы бы почувствовали себя размером с мышь.

    Рисунок Роберта Крулиджа

    Эти деревья не просто выглядели странно.«Одной из их самых странных черт была очень мелкая корневая система», — пишут Уорд и Киршвинк. «Они выросли и довольно легко упали».

    Рисунок Роберта Крулиджа

    Итак, представьте себе эти возвышающиеся, похожие на папоротники растения, в основном растущие на болотах.Воздух теплый и влажный, а земля (Европа, Америка и Африка в то время были одной сплошной массой) покрыта миллионами — нет, миллиардами — деревьев, которые высасывают углерод из воздуха, растут, стареют, умирают. , падение и выделение кислорода. Это мир, усеянный мертвыми деревьями, сложенными друг на друга.

    Диорама каменноугольного леса.Фотография Джона Вайнштейна, Библиотека Полевого музея, Гетти.

    Но когда эти деревья погибли, бактерии, грибки и другие микробы, которые сегодня могли бы пережевывать мертвую древесину на все меньшие и меньшие кусочки, исчезли, или, как выразились Уорд и Киршвинк, «еще не присутствовали».

    Где они?

    Бактерии, конечно, существовали, но микробы, которые могли принимать лигнин и целлюлозу — основные пожиратели древесины — еще не эволюционировали.Любопытное несоответствие. Еда, которую можно есть, но не есть едоков. И поэтому огромные грузы дерева остались целыми. «Деревья падают и не разлагаются», — пишут Уорд и Киршвинк.

    Вместо этого стволы и ветви падали бы друг на друга, и вес всей этой тяжелой древесины в конечном итоге превращал эти деревья в торф, а затем, со временем, в уголь. Если бы эти бактерии пожирали древесину, они бы разорвали углеродные связи, выпуская углерод и кислород в воздух, но вместо этого углерод остался в древесине.

    Откуда поступают поставки нефти в США? (с иллюстрациями)

    Поставки нефти в США (США) — частая тема для обсуждения в США из-за растущей озабоченности по поводу зависимости от нефти как источника топлива. По данным Министерства энергетики США, 40% потребностей Америки в энергии удовлетворяется за счет нефтепродуктов. Многие граждане обеспокоены воздействием нефти на окружающую среду и хотели бы, чтобы страна двигалась к более устойчивым источникам нефти.Вдобавок существует много споров по поводу источников американской нефти и политического маневрирования, которое необходимо для удовлетворения американских потребностей в нефти.

    Нефтяная буровая установка.

    Примерно 40% нефти Америки добывается на местных месторождениях в таких штатах, как Техас, Аляска и Калифорния.Часть этого масла фактически продается в другие страны, например, в Японию. Остальные 60% поставок нефти в США поступают из иностранных источников. Однако вопреки распространенному мнению, у США очень разные нефтяные интересы во всем мире, и они получают нефть и нефтепродукты почти со всех континентов Земли. Такое разнообразие поставок нефти позволяет производить широкий спектр нефтепродуктов с использованием сырой нефти различного химического состава.

    Насосная нефтяная скважина.

    Канада, Саудовская Аравия, Колумбия, Нигерия, Ангола и Ирак вносят значительные суммы в поставки нефти в США. Америка также импортирует нефть из Кувейта, Норвегии, Великобритании, Венесуэлы, Экваториальной Гвинеи и Алжира. Многие другие страны отправляют нефтепродукты в Соединенные Штаты в дополнение к продукции американских НПЗ.Разнообразие поставок нефти затрудняет полное прекращение поставок нефти в страну, хотя морщины в цепочке поставок могут стать проблемой.

    Нефтяные танкеры используются для транспортировки нефти на континентальный регион U.S. из Мексиканского залива, Латинской Америки, Аляски и других мест.

    Большая часть поставок нефти в США поступает из стран-членов Организации стран-экспортеров нефти (ОПЕК). Страны-члены ОПЕК должны работать вместе, чтобы обеспечить стабильные цены на нефть, сохраняя при этом запасы нефти и обеспечивая странам всего мира доступ к нефти, когда она им нужна.Однако поставки нефти США не ограничиваются источниками ОПЕК, и страна регулярно импортирует нефть из стран, не являющихся членами, таких как Канада, по различным ценам.

    Техас, Оклахома и, во все большей степени, Северная Дакота являются основными местными нефтедобывающими штатами.

    Хотя источников американской нефти бесчисленное множество, многие страны, на которые приходится большая часть поставок нефти в США, являются экономически и политически нестабильными. Это вызвало обеспокоенность по поводу безопасности поставок нефти в США, поскольку серьезные политические волнения могут иметь разрушительные последствия. По этой причине США также поддерживают запасы нефти на случай чрезвычайных ситуаций и выделяют средства на разработку альтернативных источников энергии.

    Большая часть нефти, которую Соединенные Штаты получают из зарубежных стран, разделяется на такие продукты, как моторное масло и бензин, на отечественных НПЗ.Техас — один из ведущих отечественных поставщиков нефти в США. Аляска — один из крупнейших поставщиков нефти в США. Саудовская Аравия является крупным поставщиком нефти в США. Некоторое количество нефти в США поступает с Ближнего Востока.Норвегия — крупный производитель нефти. Нигерия входит в число стран ОПЕК.

    Откуда взялось выражение «ОК»?

    «ОК» — это универсальное американское выражение, которое стало универсальным английским выражением, которое стало универсальным выражением в десятках других языков. Это может быть восторженное приветствие (Место для парковки! Хорошо!), Без энтузиазма «Мех» (Как прошел фильм? Это было… ОК.), способ привлечь внимание к смене темы (хорошо. Вот что нам нужно сделать) или ряд других действительно полезных вещей. Удивительно, что мы вообще обходились без этого. Но мы сделали. До 1839 г.

    О происхождении «ОК» может быть больше историй, чем его применений: оно происходит из гаитянского порта «Окс-Кайс», из французского Луизианы au quai , из пуэрториканского рома с надписью «Aux Quais». от немецкого alles korrekt или Ober-Kommando , от Chocktaw okeh , от шотландского och aye , от Wolof waw kay , от греческого olla kalla , от латинского omnes korrecta .Другие рассказы приписывают это пекарям, штампующим свои инициалы на печеньях, или судостроителям, наносящим на дереве маркировку «внешний киль», или солдатам Гражданской войны, несущим знаки «ноль убитых».

    Истина об ОК, как выразился Аллан Меткалф, автор книги « ОК: Невероятная история величайшего слова Америки », заключается в том, что она «родилась как неубедительная шутка, устроенная редактором газеты в 1839 году». Это не просто мнение Меткалфа или полузабытая история, которую он когда-то слышал, как большинство нормальных историй. Его книга основана на тщательной стипендии Аллена Уокера Рида, профессора Колумбийского университета, который в течение многих лет исследовал исторические источники в поисках свидетельств об ОК и опубликовал свои выводы в серии журнальных статей с 1963 по 1964 год.

    НАЧИНАЛОСЬ С ШУТКИ

    Хорошо, вот история. В субботу, 23 марта 1839 г., редактор « Boston Morning Post » опубликовал юмористическую статью о сатирической организации под названием «Общество против колокольного звона», в которой написал:

    «Председатель Комитета по благотворительности» — один из представителей депутации, и, возможно, если он вернется в Бостон через Провиденс, он из «Журнала» и его оркестр получит «ящик для пожертвований», et ceteras, o.k. — все правильно — и пробки полетят вверх, как искры.

    Было не так странно, как может показаться, что автор чеканил ОК в качестве аббревиатуры от «все правильно». Тогда была мода на шутливые сокращения вроде i.s.b.d (это должно быть сделано), r.t.b.s (еще предстоит увидеть) и s.p. (мелкая картошка). Они были ранними предками OMG, LOL и tl; dr. Поворотом в тенденции было основывать сокращения на альтернативном написании или орфографии с ошибками, так что «нет» было, к примеру. (знаю, идти) и «все в порядке» было о.ш. (oll напиши). Так что это не было чем-то таким удивительным для кого-то, кто придумал «ОК». для oll korrect. Что удивительно, так это то, что в итоге он так долго оставался, в то время как другие сокращения исчезли.

    ТОГДА ПОЛУЧИЛОСЬ

    OK повезло, так как он сорвал спорный джекпот на президентских выборах. Во время выборов 1840 года ОК «олл правильный» слилось с прозвищем Мартина ван Бурена, Старый Киндерхук, когда некоторые сторонники ван Бурена сформировали ОК. Клуб. После того, как клуб несколько раз поссорился со сторонниками Харрисона, «ОК» занялись клеветой и лозунгами.Это означало из каша, из карактера, или из-за катастрофы, или из-за полной путаницы, из-за всего карреллинга или любой другой подходящей фразы, которую мог придумать ученый. Это также смешивалось с популярным времяпрепровождением — высмеиванием предшественника ван Бурена, Эндрю Джексона, за его плохое правописание. Одна газета опубликовала полусерьезное заявление о том, что ОК возникло благодаря тому, что Джексон использовал его как знак «все правильно» (оле куррек) на проверенных им документах.

    ОК был «недооцененным», «отвергнутым» и «переплетами, полными женщин» своего времени, и, возможно, его постигла та же преходящая судьба, если бы не тот факт, что в то же самое время появился телеграф. в использовании, и ОК, удобная аббревиатура, готовая к работе.К 1870-м годам это стало стандартным способом для телеграфистов подтверждать получение передачи, и оно было на пути к тому, чтобы стать величайшим американским словом.

    Но, как говорит Меткалф, его конечный успех, возможно, зависел от «почти всеобщей амнезии об истинном происхождении ОК, имевшей место в начале двадцатого века. Когда источник ОК был забыт, каждая этническая группа и племя могла претендовать на эту честь.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.