Carbone in Russia: principali giacimenti, classificazione e caratteristiche del carbone. Come si sono formate le informazioni sul carbone per la terza elementare

Il carbone, come il petrolio e il gas, è materia organica che è stata lentamente decomposta da processi biologici e geologici. La base della formazione del carbone sono i residui vegetali. A seconda del grado di trasformazione e della quantità specifica di carbonio nel carbone, se ne distinguono quattro tipi: ligniti (ligniti), antracite, antracite e grafite. Nei paesi occidentali esiste una classificazione leggermente diversa: ligniti, carboni sub-bituminosi, carboni bituminosi, antracite e grafite, rispettivamente.

Antracite

Antracite- il più profondamente riscaldato all'origine dai carboni fossili, carbone con il più alto grado di carbonizzazione. È caratterizzato da alta densità e brillantezza. Contiene il 95% di carbonio. Viene utilizzato come combustibile solido ipercalorico (potere calorifico 6800-8350 kcal/kg). Hanno il più alto potere calorifico, ma si accendono male. Sono formati dal carbone con un aumento di pressione e temperatura a una profondità di circa 6 chilometri.

Carbone

Carbone- roccia sedimentaria, che è un prodotto della decomposizione profonda dei resti vegetali (felci arboree, equiseti e muschi, nonché le prime gimnosperme). Secondo la composizione chimica, il carbone è una miscela di composti aromatici policiclici ad alto peso molecolare con un'elevata frazione di massa di carbonio, nonché acqua e sostanze volatili con piccole quantità di impurità minerali, che formano cenere quando il carbone viene bruciato. I carboni fossili differiscono l'uno dall'altro nel rapporto tra i loro componenti, che determina il loro calore di combustione. Un certo numero di composti organici che compongono il carbone hanno proprietà cancerogene.

Lignite- carbone fossile solido formato dalla torba, contiene il 65-70% di carbonio, ha un colore marrone, il più giovane dei carboni fossili. Viene utilizzato come combustibile locale, oltre che come materia prima chimica. Contengono molta acqua (43%) e quindi hanno un basso potere calorifico. Inoltre, contengono un gran numero di sostanze volatili (fino al 50%). Sono formati da residui organici morti sotto la pressione del carico e sotto l'influenza di temperature elevate a profondità dell'ordine di 1 chilometro.

Estrazione del carbone

I metodi di estrazione del carbone dipendono dalla profondità della sua presenza. Lo sviluppo viene effettuato con un metodo aperto nelle miniere di carbone, se la profondità del giacimento di carbone non supera i 100 metri. Sono frequenti anche i casi in cui, con un sempre maggiore approfondimento di una cava di carbone, è ulteriormente vantaggioso sviluppare un deposito di carbone con un metodo sotterraneo. Le miniere sono utilizzate per estrarre carbone da grandi profondità. Le miniere più profonde della Federazione Russa estraggono carbone da un livello di poco più di 1200 metri.

Insieme al carbone, i depositi di carbone contengono molti tipi di georisorse che hanno un significato per i consumatori. Questi includono rocce ospiti come materia prima per l'industria delle costruzioni, acque sotterranee, metano dei letti di carbone, elementi rari e in tracce, compresi metalli preziosi e loro composti. Ad esempio, alcuni carboni sono arricchiti con germanio.

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Il messaggio "Come si è formato il carbone"

Il carbone è un minerale insostituibile, esauribile e solido utilizzato dall'uomo per generare calore nel processo di combustione. Appartiene alle rocce sedimentarie.

Cosa serve per formare il carbone?

Innanzitutto, molto tempo. Quando la torba si forma dalle piante sul fondo delle paludi, sorgono composti chimici: le piante si decompongono, si dissolvono parzialmente o si trasformano in metano, anidride carbonica.

In secondo luogo, tutti i tipi di funghi e batteri. Grazie a loro, avviene la decomposizione del tessuto vegetale. La torba inizia ad accumulare una sostanza persistente chiamata carbonio, che diventa sempre di più nel tempo.

In terzo luogo, la mancanza di ossigeno. Se si accumulava nella torba, il carbone non poteva formarsi e semplicemente evaporava.

Come si forma il carbone in natura?

I depositi di carbone si sono formati da un'enorme quantità di materia vegetale. Le condizioni ideali sono quando tutte queste piante si sono accumulate in un posto e non hanno avuto il tempo di decomporsi completamente. Le paludi sono le più adatte a questo processo: l'acqua è povera di ossigeno e quindi l'attività vitale dei batteri è sospesa.

Dopo che la massa vegetale si è accumulata nelle paludi, essa, senza avere il tempo di marcire completamente, viene compressa dai depositi di terreno. È così che si forma il materiale di partenza del carbone, la torba. Strati di terreno lo sigillano nel terreno senza accesso all'ossigeno e all'acqua. Nel tempo, la torba si trasforma in uno strato di carbone. Questo processo è lungo: una parte significativa delle riserve di carbone si è formata più di 300 milioni di anni fa.

E più a lungo il carbone giace negli strati della terra, più forte è il fossile esposto all'azione e alla pressione del calore profondo. Nelle paludi dove si accumula la torba, sabbia, argilla e sostanze disciolte entrano con l'acqua, che si depositano nel carbone. Queste impurità danno strati intermedi nel minerale, dividendolo in strati. Quando il carbone viene pulito, da loro rimane solo la cenere.

Esistono diversi tipi di carbone: carbone bituminoso, lignite, lignite, boghead, antracite. Oggi ci sono 3,6mila bacini carboniferi nel mondo, che occupano il 15% del suolo terrestre. Gli Stati Uniti detengono la percentuale maggiore delle riserve fossili mondiali (23%), seguiti dalla Russia (13%) e dalla Cina (11%).

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"Le viscere della Terra sono nascoste in se stesse: lapislazzuli blu, malachite verde, rodonite rosa, charoite lilla ... Nella gamma colorata di questi e molti altri minerali, il carbone fossile sembra, ovviamente, modesto."

Così scrive Edward Martin nella sua opera "La storia di un pezzo di carbone", e non si può che essere d'accordo con lui. Ma visti i benefici che il carbone ha portato alle persone da tempo immemorabile, guardi questa affermazione con uno sguardo completamente diverso.

Il carbone è un minerale che le persone usano come combustibile. È un denso colore nero pietroso (a volte grigio-nero) con una superficie lucida, semiopaca o opaca.
Ci sono due punti di vista principali sull'origine del carbone. La prima sostiene che il carbone sia stato creato dal decadimento delle piante nel corso di molti milioni di anni. Ma questo processo non ha sempre portato a depositi di carbone. Il fatto è che l'accesso all'ossigeno deve essere limitato in modo che le piante in decomposizione non possano rilasciare carbonio nell'atmosfera. Un ambiente adatto per questo processo è una palude. L'acqua stagnante con un contenuto minimo di ossigeno non consente ai batteri di distruggere completamente le piante. E a un certo punto vengono rilasciati acidi che interrompono completamente il lavoro dei batteri. Si forma così la torba, che si trasforma prima in lignite, poi in carbon fossile e infine in antracite. Ma la formazione del carbone è dovuta a un altro punto importante: a causa del movimento della crosta terrestre, lo strato di torba deve essere coperto con altri strati di terreno. Pertanto, sotto pressione, temperature elevate, rimanendo senza acqua e gas, si forma il carbone.

Esiste anche una seconda versione. Suggerisce che il carbone sia il risultato della transizione del carbonio da uno stato gassoso a uno cristallino. Si basa sul fatto che una grande quantità di carbonio allo stato gassoso può essere contenuta nelle viscere della Terra. Durante il processo di raffreddamento, precipita sotto forma di carbone.

La Russia detiene il 5,5% delle riserve mondiali di carbone, in questa fase è di 6421 miliardi di tonnellate, di cui 2/3 sono riserve di carbon fossile. I depositi sono distribuiti in modo disomogeneo sul territorio: il 95% si trova nelle regioni orientali e oltre il 60% appartiene alla Siberia. I principali bacini di carbone: Kuznetsk, Kansk-Achinsk, Pechora, Donetsk. In termini di produzione di carbone, la Russia è al 5° posto nel mondo.

Protozoi estrazione di carbone fossile conosciuto fin dall'antichità e registrato in Cina e in Grecia. In Russia, per la prima volta, Pietro I vide il carbone nel 1696 nell'area dell'attuale città di Shakhty. E dal 1722 iniziarono ad essere equipaggiate spedizioni con l'obiettivo di ricognizione dei depositi di carbone in tutto il territorio della Russia. In questo momento, il carbone iniziò ad essere utilizzato nella produzione di sale, nel fabbro e per il riscaldamento delle case.
Esistono due modi principali per estrarre il carbon fossile: aperto e chiuso. Il metodo di estrazione dipende dalla profondità della roccia. Se i depositi si trovano a una profondità massima di 100 metri, il metodo minerario è aperto (lo strato superiore di terreno viene rimosso sopra il deposito, ovvero si forma una cava o una sezione). Se la profondità è maggiore, vengono create miniere e in esse vengono creati speciali passaggi sotterranei. A proposito, il carbone si forma solitamente a una profondità di 3 chilometri o più. Ma come risultato dei movimenti degli strati terrestri, gli strati vengono sollevati più vicino alla superficie o abbassati a un livello inferiore. Il carbone si presenta sotto forma di cuciture e depositi lenticolari. La struttura è stratificata o granulare. E lo spessore medio del giacimento di carbone è di circa 2 metri.

Il carbone non è solo un minerale, ma un insieme di composti macromolecolari ad alto contenuto di carbonio, nonché acqua e sostanze volatili con una piccola quantità di impurità minerali.

Calore specifico di combustione (contenuto calorico) - 6500 - 8600 kcal/kg.

Le cifre sono fornite in percentuale, la composizione esatta dipende dalla posizione dei depositi e dalle condizioni climatiche. Per comprendere la qualità del carbone determinare diversi punti importanti. In primo luogo, il grado della sua umidità di lavoro (minore umidità - migliori proprietà energetiche). Il suo contenuto in carbone è del 4-14%, che dà un potere calorifico di 10-30 MJ/kg. In secondo luogo, è il contenuto di ceneri del carbone. La cenere si forma a causa della presenza di impurità minerali nel carbone ed è determinata dall'uscita del residuo dopo la combustione a una temperatura di 800ºС. Il carbone è considerato idoneo all'uso se dopo la combustione la cenere è pari o inferiore al 30%.
A differenza della lignite, il carbone non contiene acidi umici, in esso vengono convertiti in carboidrati (composti di carbonio compattato). Di conseguenza, la sua densità e il contenuto di carbonio sono maggiori di quelli della lignite.

Parlando delle proprietà, si distinguono le seguenti varietà di carbone: lucido (vitren), semilucido (claren), opaco (dgoren) e ondulato (fusen).

In base al grado di arricchimento, i carboni sono suddivisi in concentrati, prodotti intermedi e fanghi. I concentrati vengono utilizzati nel locale caldaie e per la produzione di elettricità. I prodotti industriali vanno alle esigenze della metallurgia. Il fango è adatto alla produzione di bricchette e alla vendita al dettaglio al pubblico.

Esiste anche una classificazione del carbone in base alla dimensione dei pezzi:

Le principali proprietà tecnologiche del carbone sono le proprietà di agglomerazione e coking. L'agglomerazione è la capacità del carbone di formare un residuo fuso quando riscaldato (senza aria). Il carbone acquisisce questa proprietà nelle fasi della sua formazione. La coke è la capacità del carbone in determinate condizioni e ad alta temperatura di formare un materiale poroso grumoso: il coke. Questa proprietà conferisce al carbone un valore aggiunto.
Durante la formazione del carbone si verificano cambiamenti relativi al contenuto di carbonio in esso contenuto e una diminuzione della quantità di ossigeno, idrogeno e sostanze volatili, nonché variazioni del calore di combustione. Da ciò deriva la classificazione dei gradi di carbone:

La legna è stata a lungo utilizzata per riscaldare le case, ma per continuare a bruciare costantemente è necessario rimettere i ceppi ancora e ancora. Con lo sviluppo dell'industria dell'estrazione del carbone, sempre più persone hanno iniziato a utilizzare il carbone: dà più calore, brucia più a lungo. Con la corretta posa della fornace, una porzione di carbone, versata in caldaia la sera, manterrà una temperatura stabile per tutta la notte.

La storia della formazione del carbone e dei suoi tipi

L'intero processo di formazione del carbone può essere suddiviso in due fasi principali: la formazione della torba e il processo stesso di carbonizzazione - la trasformazione della torba in carbone.

La torba si è formata su vaste distese ricoperte d'acqua da residui vegetali con vari gradi di decomposizione. Alcune delle piante sono completamente marcite fino a diventare gelatinose, altre hanno mantenuto la loro struttura cellulare. I loro resti si sono accumulati sul fondo dei bacini idrici, che gradualmente si sono trasformati in paludi. Un prerequisito per la formazione della torba è l'assenza di ossigeno. C'era poco ossigeno sotto la colonna d'acqua, durante la decomposizione dei resti sono stati rilasciati idrogeno solforato, metano e anidride carbonica, che hanno contribuito all'indurimento dei resti. Si è formata la torba.

Ma non tutte le torbiere sono state convertite in carbone. Il processo di carbonificazione richiede: alta pressione, alta temperatura e un lungo periodo di tempo. A seconda della presenza di queste condizioni, si è verificata o meno la formazione del carbone. In primo luogo, la torba è stata introdotta da rocce sedimentarie, che hanno aumentato la pressione e innalzato la temperatura all'interno dello strato di torba. In tali condizioni si è formata la lignite, la prima fase della carbonificazione. Lo spostamento dei giacimenti si è verificato in alcune aree, causando l'abbassamento dei giacimenti di lignite (alcuni dei depositi scoperti si trovano a profondità superiori a 6.000 metri). In alcuni punti, questi processi sono stati accompagnati dall'ascesa del magma e dalle eruzioni vulcaniche. Alta pressione, mancanza di ossigeno e alte temperature ha contribuito al fatto che l'umidità e i gas naturali nella lignite sono diventati sempre meno carbonio, sempre di più. Con lo spostamento di acqua e gas, la lignite si è trasformata in bituminoso, quindi, in presenza di alte temperature, in antracite. La principale differenza tra lignite e carbon fossile è che la lignite contiene più umidità e gas naturali e meno carbonio, il che influisce sulla quantità di calore rilasciata durante la combustione.

Oggi l'età dei depositi di carbone è determinata dai resti di piante. I più antichi risalgono al periodo Carbonifero (345-280 milioni di anni fa). Durante questo periodo si formarono la maggior parte dei bacini carboniferi del Nord America (est e centro degli Stati Uniti), del centro e ovest dell'Europa, dell'Africa meridionale, della Cina e dell'India. In Eurasia, la maggior parte dei giacimenti di carbone si sono formati nel periodo Permiano, alcuni dei piccoli bacini carboniferi in Europa risalgono al periodo Triassico. L'attività di formazione del carbone aumenta verso la fine del Giurassico e nel Cretaceo. In questo periodo si formarono depositi nell'est dell'Europa, nelle Montagne Rocciose d'America, in Indocina e nel centro dell'Asia. Successivamente si formarono principalmente depositi di lignite e torba.

Tipi di carbone

Il carbone è classificato in base al suo contenuto di umidità, gas naturali e contenuto di carbonio. Con un aumento della quantità di carbonio, aumenta il suo potere calorifico. Meno umidità e sostanze volatili (gas), meglio tollera lo stoccaggio e il trasporto.

Lignite- carbone della prima fase di carbonificazione. Si differenzia dalla lignite per una minore quantità di acqua (45%) nella composizione e per un grande rilascio di calore. La struttura è fibrosa, il colore va dal marrone al nero (qualità superiore). Viene utilizzato più spesso nel settore energetico (nelle centrali termiche) per il riscaldamento di abitazioni private, è usato raramente, poiché è scarsamente immagazzinato e ha un basso potere calorifico nei forni convenzionali.

Carbone subbitominoso- colore nero, struttura fibrosa meno pronunciata, potere calorifico superiore rispetto alla lignite, contenuto di umidità inferiore (30%). Si sbriciola durante il trasporto e resiste all'aria aperta. Quando viene bruciato rilascia 5-6 kW/kg. Viene utilizzato sia nell'ingegneria energetica che nelle abitazioni e nei servizi comunali per il riscaldamento.

carbone bituminoso ha il più alto potere calorifico, non perde le sue qualità durante il trasporto e lo stoccaggio. Emette 7-9 kW/kg di calore durante la combustione. Alcune delle sue specie sono utilizzate per la cottura.

Antracite- carbone nero corvino. Ha il più alto contenuto di idrocarburi. È difficile accenderlo, ma brucia a lungo e senza fuliggine rilascia una grande quantità di calore (più di 9 kW / kg). È l'antracite che viene spesso utilizzato per il riscaldamento.

Che tipo di carbone viene utilizzato per il riscaldamento

In Russia e nei paesi della CSI esiste un sistema adottato nel 1988. Il carbone è classificato secondo GOST 25543-88, che è suddiviso in 7 categorie. Solo pochi sono utilizzati per il riscaldamento:

Carbone a fiamma lunga (D). Ha preso il nome dal lungo processo di combustione con il rilascio di una grande quantità di calore (5600-5800 kcal / kg). Per la sua accensione e combustione non è richiesto un soffiaggio speciale, pertanto nelle caldaie domestiche a combustibile solido vengono spesso utilizzati carboni a fiamma lunga. A seconda delle dimensioni, succede:

• WPC - grande lastra - la dimensione dei pezzi è di 50-200 mm;
• DPKO - lastra pugno-dado - dimensioni dei pezzi 25-100 mm;
• PO - noce - 26-50 mm;
• DM - piccolo - dimensioni 13-25 mm;
• DS - seme - 6-13 mm;
• DR - privato - nessuna dimensione standard.

Il carbone a fiamma lunga è ottimale per il riscaldamento: la fiamma è lunga (simile alla legna da ardere), viene rilasciato molto calore, si accende e brucia facilmente - per la normale combustione è sufficiente il tiraggio naturale. Il suo costo relativamente basso, unito alle ottime caratteristiche, ha determinato la popolarità di questa marca di carbone. Viene acquistato non solo per il riscaldamento di case private, ma anche per locali caldaie di istituti scolastici e medici. Inoltre, viene utilizzato carburante di qualsiasi frazione: dalla grande "K" alla piccola "M".

Gas a fiamma lunga (DG). Differisce dal grado D per il maggior potere calorifico. Tutte le frazioni sono utilizzate per il riscaldamento delle abitazioni private: da “grande” a “ordinario”. Più esigente della fiamma lunga per le condizioni di conservazione, tk. più intensamente alterato.

Antracite (A). Emette molto corpo, ha un basso contenuto di ceneri (residuo cenere 10%), brucia a lungo e in modo uniforme, il fumo durante la combustione è bianco (tutte le altre marche “danno” fumo nero). Nonostante le elevate prestazioni, è impossibile consigliarlo inequivocabilmente per il riscaldamento di abitazioni private: l'antracite ha un costo elevato ed è difficile da accendere.

In alcuni casi acquistano carboni magri "T", grassi "G" o leggermente agglomeranti "SS". Il resto delle classi ha usi prevalentemente industriali. Sono utilizzati nell'energia e nella metallurgia, alcuni gradi per la cottura e l'arricchimento. Quando si sceglie il carbone, è necessario prestare attenzione non solo alle sue caratteristiche, ma anche al costo di consegna. Se la tua zona non vende fiamma lunga o antracite, allora molto probabilmente dovrai accontentarti di ciò che è in commercio. Devi anche prestare attenzione alle raccomandazioni dei produttori della tua caldaia: i documenti di solito indicano i marchi per i quali è stata progettata l'apparecchiatura. Devono essere usati.

Per aumentare il comfort e per risparmiare, molte persone preferiscono avere più frazioni: è più conveniente sciogliere con la frazione "noce" o "grande", e versare il "seme" per una lunga combustione. Per i periodi più freddi viene immagazzinata una certa quantità di antracite che, sebbene sia difficile da accendere, brucia a lungo ea caldo in una caldaia riscaldata.

I carboni da coke e arricchiti subiscono un trattamento speciale per aumentarne il potere calorifico. Queste specie sono utilizzate nella metallurgia e nell'energia. Tale combustibile non è adatto alle caldaie domestiche: a causa della temperatura di combustione eccessivamente elevata, il forno può rompersi.

Se ascolti le persone esperte, dicono che l'effetto migliore è dato dalla seguente sequenza di versamento del carburante nella caldaia: sciogliere con una fiamma lunga, quindi versare l'antracite della frazione "noce" - brucia a lungo , dai molto calore e di notte aggiungi "semi" alla stufa, che brucerà fino al mattino.

L'ordine di accensione dei forni in mattoni è consigliato in modo diverso: accendono il forno con legna da ardere, quando si accende bene, si addormentano con un "seme" o (aprono il ventilatore e la serranda per un migliore apporto di ossigeno). Se c'è molta polvere nel seme, può essere inumidito con acqua, in questo modo si infiamma più facilmente. Quando il calore nel forno è sufficiente, si può usare il "pugno".

Cos'è il carbone e a cosa serve

Il carbone è stato utilizzato dalle persone per molte migliaia di anni: è stato trovato durante gli scavi negli insediamenti di uomini delle caverne. È improbabile che l'abbiano fatto da soli, piuttosto l'hanno raccolto sui fuochi o conservato i resti degli incendi, ma, a quanto pare, ne conoscevano le proprietà e sapevano come usarlo.

Oggi, nel nostro paese, questo tipo di combustibile viene utilizzato principalmente per cucinare: viene utilizzato nelle grigliate e nei barbecue, messo nei fuochi. A volte vengono utilizzati per i caminetti: brucia a lungo, emette molto calore (7800 KC / kg) e non c'è quasi fumo e fuliggine. La cenere rimanente è un ottimo fertilizzante e viene utilizzata per concimare terreni forestali o campi agricoli. La cenere di carbone viene utilizzata anche per la produzione di fertilizzanti.

Nell'industria, il carbone viene utilizzato per la fusione del ferro. Occorrono solo 0,5 tonnellate di questo combustibile per produrre una tonnellata di lega. Allo stesso tempo, la ghisa riceve una maggiore resistenza alla corrosione e resistenza. Come fondente, il carbone viene utilizzato nella fusione di ottone, bronzo, rame, manganese, zinco e nichel. Viene utilizzato per produrre un lubrificante solido per l'ingegneria meccanica, viene utilizzato per la rettifica nella costruzione di strumenti e nella stampa, ecc. I filtri per vari scopi sono realizzati in carbone.

Oggi il carbone comincia ad essere visto come un'alternativa ai combustibili tradizionali: a differenza del carbone, del petrolio e del gas, è un materiale rinnovabile. Inoltre, le moderne tecnologie consentono di ottenere carbone anche da scarti industriali: da segatura, polvere, arbusti, ecc. Le bricchette sono formate da tali materie prime frantumate, che danno 1,5 volte più calore del normale carbone. In questo caso il calore viene rilasciato per un periodo di tempo più lungo e il calore è uniforme.

Come si fa il carbone

Fino al XX secolo il carbone veniva ottenuto bruciando legna o cataste appositamente sagomate. In essi veniva deposta la legna, ricoperta di terra, data alle fiamme attraverso appositi fori praticati. Questa tecnologia è pubblicamente disponibile ed è ancora utilizzata in alcuni paesi. Ma ha una bassa efficienza: si consumano fino a 12 kg di legna per 1 kg di carbone ed è anche impossibile controllare la qualità del carbone risultante. La fase successiva nello sviluppo della combustione del carbone fu l'uso di tubi nelle fornaci di terra. Questo miglioramento ha aumentato l'efficienza del processo: sono stati consumati 8 kg di legname per chilogrammo.

Nei moderni carbonai si consumano 3-4 kg di materie prime per chilogrammo di prodotto. Allo stesso tempo, viene prestata grande attenzione alla compatibilità ambientale del processo: durante la produzione di carbone, vengono rilasciati nell'atmosfera molto fumo, fuliggine e gas nocivi. Le moderne installazioni catturano i gas emessi, li inviano a camere speciali, dove viene utilizzato per riscaldare il forno alla temperatura di cokefazione.

La trasformazione del legno in carbone di legna avviene in atmosfera priva di ossigeno ad alta temperatura (reazione di pirolisi). L'intero processo è suddiviso in tre fasi:

• a 150 ° C l'umidità viene rimossa dal legno;
• a 150-350 circa Con rilascio di gas e formazione di prodotti organici;
• a 350-550°C si separano resine e gas incondensabili.

Secondo GOST, il carbone è suddiviso in diversi gradi a seconda del tipo di legno utilizzato:

• • A - specie di latifoglie;
  • B - legno duro e tenero, specie di conifere (o).

Gradi B e C - molto spesso si tratta di bricchette di carbone, per la cui fabbricazione vengono utilizzati i rifiuti delle imprese di lavorazione del legno. Si tratta di un ottimo tipo di biocarburante, da tempo utilizzato in Europa per il riscaldamento e anche nelle centrali elettriche: quando vengono bruciati non si formano composti di zolfo (non c'è zolfo nel carbone) e gli idrocarburi sono contenuti in quantità minime. Usando la tecnologia degli antenati, puoi bruciare tu stesso il carbone per le tue esigenze. .

Stuart E. Nevins, ms.

Le piante accumulate, compattate e lavorate formano una roccia sedimentaria, che si chiama carbone. Il carbone non è solo una fonte di grande valore economico, ma anche una razza che ha un fascino speciale per lo studioso della storia della terra. Nonostante il carbone formi meno dell'uno per cento di tutte le rocce sedimentarie sulla terra, è di grande importanza per i geologi che si fidano della Bibbia. È il carbone che dà il geologo cristiano uno degli argomenti geologici più forti a favore della realtà del diluvio universale di Noè.

Sono state proposte due teorie per spiegare la formazione del carbone. La teoria popolare, sostenuta dalla maggior parte dei geologi uniformisti, è che le piante che compongono il carbone si sono accumulate in enormi paludi d'acqua dolce o torbiere nel corso di molte migliaia di anni. Viene chiamata questa prima teoria, che presuppone la crescita di materiale vegetale nel sito della sua scoperta teoria autoctona .

La seconda teoria suggerisce che i giacimenti di carbone si siano accumulati da piante che sono state rapidamente trasportate da altri luoghi e depositate in condizioni di allagamento. Viene chiamata questa seconda teoria, secondo la quale c'era un movimento di detriti vegetali teoria alloctona .

fossili nel carbone

I tipi di piante fossili che si trovano nel carbone sono ovviamente non supportano la teoria autoctona. Alberi fossili di muschi club (ad esempio, Lepidodendro E Sigillaria) e felci giganti (soprattutto Psaronio) caratteristica dei depositi di carbone della Pennsylvania potrebbe aver avuto una certa tolleranza ecologica alle condizioni paludose, mentre altre piante fossili del bacino della Pennsylvania (ad esempio, conifere Cordaiti, coda di cavallo gigante svernante Calamiti, varie gimnosperme simili a felci estinte) in accordo con la loro struttura di base dovevano preferire terreni ben asciutti piuttosto che paludi. Molti ricercatori ritengono che la struttura anatomica delle piante fossili indichi che sono cresciute in climi tropicali o subtropicali (un argomento che può essere usato contro la teoria autoctona), poiché le paludi moderne sono le più estese e hanno il più profondo accumulo di torba nei climi più freddi. latitudini più elevate. A causa dell'aumentato potere evaporativo del sole, le moderne aree tropicali e subtropicali sono le più povere di torba.

Spesso trovato nell'angolo fossili marini, come pesci fossili, molluschi e brachiopodi (brachiopodi). Si scopre che i giacimenti di carbone sono sfere di carbone, che sono masse arrotondate di piante accartocciate e incredibilmente ben conservate, così come animali fossili (inclusi animali marini) che sono direttamente correlati a questi giacimenti di carbone. I piccoli anellidi marini, Spirorbis, si trovano generalmente attaccati alle centrali a carbone in Europa e Nord America che risalgono al Carbonifero. Poiché la struttura anatomica delle piante fossili mostra poche prove che fossero adattate alle paludi marine, la presenza di animali marini insieme a piante non marine suggerisce che la miscelazione sia avvenuta durante il movimento, supportando così il modello della teoria alloctona.

Tra i tipi più sorprendenti di fossili che si trovano negli strati di carbone ci sono tronchi d'albero verticali, che sono perpendicolari alla lettiera spesso intersecano decine di piedi di roccia. Questi alberi eretti si trovano spesso in giacimenti associati a depositi di carbone e in rari casi si trovano nel carbone stesso. In ogni caso, i sedimenti devono accumularsi rapidamente per ricoprire gli alberi prima che si deteriorino e cadano.

In quanto tempo si formano gli strati di rocce sedimentarie? Dai un'occhiata a questo albero pietrificato di dieci metri, uno delle centinaia scoperti nelle miniere di carbone di Cookeville, Tennessee, USA. Questo albero inizia in un letto di carbone, sale attraverso numerosi strati e infine finisce in un altro giacimento di carbone. Pensa a questo: cosa accadrebbe alla cima dell'albero nelle migliaia di anni necessari (secondo l'evoluzione) per formare strati sedimentari e giacimenti di carbone? Ovviamente, la formazione di strati sedimentari e giacimenti di carbone doveva essere catastrofica (rapida) per seppellire l'albero in posizione verticale prima che marcisse e cadesse. Tali "alberi in piedi" si trovano in numerosi luoghi sulla terra ea diversi livelli Nonostante le prove, lunghi periodi di tempo (necessari per l'evoluzione) sono schiacciati tra gli strati, per i quali non ci sono prove.

Si potrebbe avere l'impressione che questi alberi siano nella loro posizione originaria di crescita, ma alcune prove indicano che non è affatto così, e anche viceversa. Alcuni alberi attraversano gli strati in diagonale e alcuni si trovano capovolti. A volte gli alberi verticali sembrano aver messo radici in una posizione di crescita in strati che sono completamente penetrati da un secondo albero verticale. I tronchi cavi degli alberi fossili sono solitamente riempiti con roccia sedimentaria diversa dalle vicine rocce circostanti. Applicabile agli esempi descritti, la logica indica il movimento di questi tronchi.

radici fossili

Il fossile più importante, che è direttamente correlato alle controversie sull'origine del carbone, è stigmatizzazione- Radice fossile o rizoma. Stigmatizzazione si trova più comunemente nei giacimenti che si trovano sotto i giacimenti di carbone ed è generalmente associato ad alberi verticali. Si credeva che stigmatizzazione, studiato 140 anni fa da Charles Lyell e D.W. Dawson nella sequenza del carbone carbonifero in Nuova Scozia, è una chiara prova che la pianta cresceva in questo luogo.

Molti geologi moderni continuano a insistere sul fatto che la stigmaria sia una radice che si è formata in questo luogo e che penetra nel terreno sotto la palude carbonifera. La sequenza del carbone della Nuova Scozia è stata recentemente riesaminata da H.A. Rupke, che ha trovato quattro argomenti a favore origine alloctona della stigmaria ottenuto sulla base dello studio dei depositi sedimentari. Il fossile rinvenuto è solitamente clastico e raramente attaccato al tronco, indicando un orientamento preferito del suo asse orizzontale, che si è creato a seguito dell'azione della corrente. Inoltre, il fusto è pieno di sedimenti diversi dalla roccia che lo circonda e spesso si trova a molti livelli in strati completamente perforati da alberi verticali. La ricerca di Rupke ha sollevato seri dubbi sulla popolare spiegazione autoctona di altri strati in cui stigmatizzazione.

Ciclotemi

Il carbone di solito si trova in una sequenza di rocce sedimentarie chiamate ciclotema .idealizzato Pennsylvania ciclotema può avere strati depositati nel seguente ordine ascendente: arenaria, scisto, calcare, argilla sottostante, carbone, scisto, calcare, scisto. IN tipico ciclotema, di norma, manca uno degli strati costitutivi. In ogni sito ciclotemi ogni ciclo di deposizione viene solitamente ripetuto decine di volte, con ogni deposizione appoggiata sulla deposizione precedente. In Illinois è cinquanta cicli disposti in sequenza e più di un centinaio di tali cicli si verificano in West Virginia.

Sebbene il giacimento di carbone che fa parte di un tipico ciclotemi, di solito abbastanza sottile (tipicamente da un pollice a diversi piedi di spessore) la disposizione laterale del carbone ha dimensioni incredibili. In uno dei recenti studi stratigrafici4, è stata fatta una relazione tra depositi di carbone: Broken Arrow (Oklahoma), Crowberg (Missouri), Whitebrest (Iowa), Colchester number 2 (Illinois), Coal IIIa (Indiana), Schultztown (Western Kentucky) , Princess Number 6 (Kentucky orientale) e Lower Kittanning (Ohio e Pennsylvania). Formano tutti un enorme giacimento di carbone che si estende per centinaia di migliaia di chilometri quadrati negli Stati Uniti centrali e orientali. Nessuna palude moderna ha un'area che si avvicini anche leggermente alle dimensioni dei depositi di carbone della Pennsylvania.

Se il modello autoctono della formazione del carbone è corretto, devono essere prevalse circostanze molto insolite. L'intera area, che spesso comprende decine di migliaia di chilometri quadrati, dovrebbe sollevarsi simultaneamente sopra il livello del mare affinché la palude si accumuli, e poi dovrebbe affondare per essere inondata dall'oceano. Se le foreste fossili si elevassero troppo sopra il livello del mare, la palude e la sua acqua antisettica necessaria per accumulare torba evaporerebbe semplicemente. Se la palude fosse invasa dal mare durante l'accumulo di torba, le condizioni marine distruggerebbero le piante e altri sedimenti e la torba non si depositerebbe. Quindi, secondo il modello popolare, la formazione di uno spesso giacimento di carbone indicherebbe il mantenimento di un incredibile equilibrio per molte migliaia di anni tra il tasso di accumulo di torba e l'innalzamento del livello del mare. Questa situazione sembra la più improbabile, soprattutto se ricordiamo che il ciclotema si ripete in sezione verticale centinaia di volte o anche più. O forse questi cicli possono essere meglio spiegati come accumuli avvenuti durante il successivo innalzamento e ritiro delle acque alluvionali?

Scisto

Quando si tratta del ciclotema, l'argilla sottostante è di maggior interesse. L'argilla sottostante è uno strato morbido di argilla che non è disposto a strati e spesso si trova sotto il giacimento di carbone. Molti geologi ritengono che questo sia un terreno fossile su cui esisteva una palude. La presenza di argilla sottostante, soprattutto se presente in essa stigmatizzazione, spesso interpretato come prova sufficiente origine autoctona degli impianti di formazione del carbone.

Tuttavia, un recente studio ha messo in dubbio l'interpretazione dell'argilla sottostante come suolo fossile. Nell'argilla sottostante non sono state riscontrate caratteristiche pedologiche simili a quelle del suolo moderno. Alcuni dei minerali trovati nel terreno sottostante non sono i tipi di minerali che dovrebbero essere trovati nel suolo. Al contrario, le argille sottostanti, di regola, presentano una stratificazione ritmica (il materiale granulare più grande si trova proprio in fondo) e segni della formazione di scaglie di argilla. Queste sono semplici caratteristiche delle rocce sedimentarie che si formerebbero in qualsiasi strato accumulatosi nell'acqua.

Molti strati di carbone non poggiano sulle argille sottostanti e non ci sono segni di esistenza del suolo. In alcuni casi, i giacimenti di carbone poggiano su granito, ardesia, calcare, conglomerato o altre rocce che non assomigliano al suolo. L'argilla sottostante senza un giacimento di carbone sovrastante è comune e l'argilla sottostante spesso ricopre il giacimento di carbone. L'assenza di suoli riconoscibili al di sotto dei giacimenti di carbone indica che nessun tipo di vegetazione rigogliosa potrebbe crescere qui e supporta l'idea che gli impianti di formazione del carbone siano stati spostati qui.

Struttura del carbone

Lo studio della struttura microscopica e della struttura della torba e del carbone aiuta a comprendere l'origine del carbone. AD Cohen ha avviato uno studio strutturale comparativo della moderna torba autoctona formata da alberi di mangrovie e una rara torba costiera alloctona moderna del sud della Florida. La maggior parte delle torbiere autoctone conteneva frammenti vegetali che avevano un orientamento disordinato con una matrice predominante di materiale più fine, mentre le torbe alloctone avevano un orientamento formato da flussi d'acqua con assi allungati di frammenti vegetali, che si trovavano, di norma, paralleli alla superficie costiera con una caratteristica assenza di materiale più fine matrice. I detriti vegetali scarsamente selezionati nella torba autoctona avevano una grande struttura a causa della massa intrecciata di radici, mentre la torba autoctona aveva una caratteristica microstratificazione dovuta all'assenza di radici incarnite.

Nel condurre questo studio, Cohen ha osservato: "Nel corso dello studio della torba alloctona, è stata rivelata una caratteristica, ovvero che le sezioni verticali di questo materiale, realizzate utilizzando un microtomo, assomigliavano più a sezioni sottili di carbone che a qualsiasi campione autoctono studiato". Cohen ha richiamato l'attenzione sul fatto che le caratteristiche di questa torba autoctona (orientamento dei frammenti allungati, struttura granulare ordinata con una generale mancanza di matrice più fine, microstratificazione senza struttura radicale aggrovigliata) sono anche caratteristiche dei carboni del periodo carbonifero!

Grumi nel carbone

Una delle caratteristiche esterne più impressionanti del carbone è la presenza di grandi blocchi al suo interno. Per più di cento anni, questi grandi blocchi sono stati trovati nei giacimenti di carbone di tutto il mondo. PH Price ha condotto uno studio in cui ha studiato grandi blocchi del deposito di carbone di Sewell, che si trova nel West Virginia. Il peso medio di 40 massi raccolti era di 12 libbre e il masso più grande pesava 161 libbre. Molti ciottoli erano rocce vulcaniche o metamorfiche, a differenza di tutti gli altri affioramenti rocciosi in West Virginia. Price ipotizzò che i grossi massi potessero essersi intrecciati alle radici degli alberi ed essere stati trasportati qui da lontano. Pertanto, la presenza di grandi blocchi nel carbone supporta il modello alloctono.

carbonificazione

Le controversie sulla natura del processo di trasformazione della torba in carbone vanno avanti da molti anni. Una teoria esistente suggerisce che lo sia tempoè il fattore principale nel processo di carbonificazione. Tuttavia, questa teoria è caduta in disgrazia perché si è scoperto che non vi era alcun aumento sistematico dello stadio metamorfico del carbone nel tempo. Ci sono diverse apparenti incongruenze: le ligniti, che sono lo stadio più basso del metamorfismo, si trovano in alcuni degli strati carboniferi più antichi, mentre le antraciti, che rappresentano il più alto grado di metamorfismo del carbone, si trovano negli strati più giovani.

La seconda teoria riguardante il processo di trasformazione della torba in carbone suggerisce che il fattore principale nel processo di metamorfismo del carbone sia pressione. Tuttavia, questa teoria è confutata da numerosi esempi geologici in cui lo stadio del metamorfismo del carbone non aumenta in giacimenti altamente deformati e piegati. Inoltre, esperimenti di laboratorio dimostrano che un aumento della pressione può effettivamente rallentare trasformazione chimica della torba in carbone.

La terza teoria (di gran lunga la più popolare) suggerisce che il fattore più importante nel processo di metamorfismo del carbone sia temperatura. Esempi geologici (intrusioni vulcaniche nei giacimenti di carbone e incendi sotterranei nelle miniere) mostrano che temperature elevate possono causare la carbonificazione. Anche gli esperimenti di laboratorio hanno avuto un discreto successo nel confermare questa teoria. In un esperimento, utilizzando un processo di riscaldamento rapido, si è formata una sostanza simile all'antracite in pochi minuti, con la maggior parte del calore generato come risultato della trasformazione del materiale cellulosico. Pertanto, il metamorfismo del carbone non richiede milioni di anni di esposizione al calore e alla pressione: può formarsi a causa del rapido riscaldamento.

Conclusione

Vediamo che molte prove corroboranti dimostrano in modo decisivo la verità della teoria alloctona e confermano l'accumulo di più strati di carbone durante il diluvio di Noè. Alberi fossili eretti all'interno di strati di carbone confermare il rapido accumulo residui vegetali. Gli animali marini e le piante terrestri (piuttosto che crescere e vivere in una palude) trovati nel carbone implicano il loro movimento. La microstruttura di molti giacimenti di carbone ha uno specifico orientamento delle particelle, una struttura a grani ordinati e una microstratificazione, che indica il movimento (piuttosto che la crescita in situ) del materiale vegetale. I grandi blocchi presenti nel carbone testimoniano i processi di movimento. L'assenza di suolo sotto molti giacimenti di carbone conferma il fatto che gli impianti di formazione del carbone galleggiavano con il flusso. È stato dimostrato che il carbone di legna forma porzioni sistematiche e tipiche ciclotemi, che ovviamente, come altre rocce, sono state depositate dall'acqua. Esperimenti per studiare il cambiamento nel materiale vegetale mostrano che l'antracite simile al carbone non ha bisogno di milioni di anni per formarsi: può formarsi rapidamente sotto l'influenza del calore.

Collegamenti

*Professore di Geologia e Archeologia, Christian Heritage College, El Cajon, California.