Uhlí v kostce

Uhlí je nesmírně cenným fosilním palivem, které se v průmyslu používá již stovky let. Skládá se z organických složek; konkrétně rostlinná hmota, která byla pohřbena v anoxickém nebo neoxidovaném prostředí a komprimována po miliony let.

Protože je to organické, uhlí vzdoruje běžným standardům klasifikace hornin, minerálů a fosilií:

• Fosilie je jakýkoli důkaz života, který byl zachován ve skále. Zbytky rostlin, které tvoří uhlí, byly „tlakově vařeny“ po miliony let. Proto není přesné říkat, že byly zachovány.
• Minerály jsou anorganické, přirozeně se vyskytující pevné látky. Zatímco uhlí je přirozeně se vyskytující pevná látka, skládá se z organického rostlinného materiálu.
• Skály jsou samozřejmě tvořeny minerály.

Promluvte si s geologem a řeknou vám, že uhlí je organické sedimentární Skála. I když tato kritéria technicky nesplňuje, vypadá jako skála, cítí se jako skála a nachází se mezi listy (sedimentární) skály. V tomto případě je to skála.

Geologie není jako chemie nebo fyzika se svými stabilními a konzistentními pravidly. Je to věda o Zemi; a stejně jako Země je geologie plná „výjimek z pravidla“.

Státní zákonodárci také bojují s tímto tématem: Utah a Západní Virginie uvádějí uhlí jako své oficiální státní rock zatímco Kentucky jmenoval uhlí jeho státní minerál v roce 1998.

Uhlí se liší od všech ostatních druhů hornin tím, že je vyrobeno z organického uhlíku: skutečné zbytky, nejen mineralizované fosílie, mrtvých rostlin. Dnes je velká většina mrtvých rostlinných látek spotřebována ohněm a rozpadem a vrací svůj uhlík do atmosféry jako oxid uhličitý. Jinými slovy, je oxidovaný. Uhlí v uhlí však bylo chráněno před oxidací a zůstává v chemicky redukované formě, dostupné pro oxidaci.

Uhlí geologové studují svůj předmět stejným způsobem, jako ostatní geologové studují jiné horniny. Ale místo toho, aby mluvili o minerálech, které tvoří skálu (protože neexistují žádné, jen kousky organické hmoty), geologové uhlí označují složky uhlí jako maceraly. Existují tři skupiny macerálů: inertinit, liptinit a vitrinit. Aby se zjednodušil složitý předmět, je inertinit obecně odvozen z rostlinných tkání, liptinitu z pylu a pryskyřic a vitrinitu z humusu nebo rozpadlé rostlinné hmoty.

V geologii se říká, že přítomnost je klíčem k minulosti. Dnes můžeme najít rostlinnou hmotu konzervovanou na anoxických místech: rašeliniště jako Irsko nebo mokřady jako Everglades na Floridě. A v některých uhelných ložiscích se nacházejí fosilní listy a dřevo. Proto geologové dlouho předpokládali, že uhlí je forma rašeliny vytvářená teplem a tlakem hlubokého pohřbu. Geologický proces přeměny rašeliny na uhlí se nazývá „zkapalnění“.

Uhelná lůžka jsou mnohem, mnohem větší než rašeliniště, několik desítek metrů tlustá a vyskytují se po celém světě. Toto říká, že starověký svět musel mít při výrobě uhlí obrovské a dlouho žijící anoxické mokřady.

Zatímco uhlí bylo hlášeno ve skalách starých jako proterozoik (možná 2 miliardy let) a stejně mladých jako pliocen (2 miliony) let), velká většina světového uhlí byla položena během období karbonu, 60 milionů let (359-299 m.y.a.) když byla hladina moře vysoká a lesy vysokých kapradin a vodopádů rostly v obrovských tropických bažinách.

Klíčem k zachování mrtvé hmoty lesů bylo pochování. Můžeme říct, co se stalo s horninami, které ohraničují uhelné lože: nahoře jsou vápence a břidlice, položené v mělkých mořích a pod nimi písčité kameny položené deltami řek.

Je zřejmé, že uhelné bažiny byly zaplaveny pokroky v moři. To bylo dovoleno břidlice a vápenec, který se na ně bude ukládat. Fosílie v břidlici a vápenci se mění z mělkých vod na organismy hlubokých vod, pak zpět na mělké formy. Pak se písečné kameny objevují, když se říční delty dostávají do mělkých moří a nahoře je položeno další uhlí. Tento cyklus typů hornin se nazývá a cyklothem.

Ve skalní sekvenci Karbonu se vyskytují stovky cyklotrémů. To může udělat pouze jedna příčina - dlouhá řada ledových dob zvyšujících a snižujících hladinu moře. A opravdu, v oblasti, která byla v té době na jižním pólu, ukazuje rockový rekord hojné důkazy ledovce.

Tento soubor okolností se nikdy neobnovil a uhlí Carboniferous (a následující Permské období) jsou nespornými mistry tohoto typu. Tvrdilo se, že před asi 300 miliony let se u některých druhů hub vyvinula schopnost trávit dřevo, a to byl konec velkého věku uhlí, i když mladší uhelné lože existují. Studie genomu v Věda dal této teorii větší podporu v roce 2012. Pokud bylo dřevo imunní proti hnilobě před 300 miliony let, možná nebyly vždy nutné anoxické podmínky.

Uhlí se dodává ve třech hlavních typech nebo stupních. Nejprve se bažinatá rašelina vymačká a zahřeje na hnědé, měkké uhlí zvané hnědé uhlí. Při tomto postupu materiál uvolňuje uhlovodíky, které migrují a nakonec se stanou ropou. S větším množstvím tepla a tlaku uvolňuje hnědý uhlík více uhlovodíků a stává se vysoce kvalitním Asfaltové uhlí. Asfaltové uhlí je černé, tvrdé a obvykle matně lesklé. Stále větší výtěžky tepla a tlaku antracit, nejvyšší kvalita uhlí. Při tomto procesu uhlí uvolňuje metan nebo zemní plyn. Antracit, lesklý tvrdý černý kámen, je téměř čistý uhlík a hoří s velkým žárem a malým kouřem.

Pokud je uhlí vystaveno ještě většímu teplu a tlaku, stává se metamorfovanou horninou, když maceraly konečně krystalizují na pravý minerál, grafit. Tento kluzký minerál stále pálí, ale je mnohem užitečnější jako lubrikant, složka v tužkách a dalších rolích. Ještě cennější je osud hluboce pohřbeného uhlíku, který se za podmínek nalezených v plášti transformuje na novou krystalickou formu: diamant. Uhlí však pravděpodobně oxiduje dlouho předtím, než se dostane do pláště, takže tento trik mohl provést pouze Superman.