“滿(mǎn)面塵灰煙火色，兩鬢蒼蒼十指黑?？蓱z身上衣正單，心憂(yōu)炭賤愿天寒。”你知道白居易在這首詩(shī)中描寫(xiě)的是什么人嗎？沒(méi)錯(cuò)，正是古代的賣(mài)炭翁，這里的碳正是他用南山所砍的柴燒制而成的。
明亮的炭火
這里的碳似乎和我們理解中的煤炭有些不一樣，畢竟大家印象中煤炭都是埋在地下的。那么，埋在地下100多米厚的煤層是怎么形成的？煤炭形成都需要哪些條件？如果植物是基本原料，可遠(yuǎn)古地球上真的存在這么多植物嗎？我國(guó)古代采煤有哪些成就？
100多米厚的煤層是如何形成的
作為一種不可再生能源，煤炭一度在人類(lèi)的科技文明發(fā)展中起著重要的作用。雖然如今因?yàn)樗鼤?huì)釋放出大量的二氧化碳，而被許多人“指責(zé)”，但是煤炭在人類(lèi)的歷史當(dāng)中依舊留下了濃墨重彩的一筆。
開(kāi)采出來(lái)的煤炭
所以，大家雖然嘴上說(shuō)著不再使用煤炭，但是在靠譜的新能源出現(xiàn)之前，煤炭對(duì)于人類(lèi)還是有著不可替代的作用的。這就不得不拋出一個(gè)老生常談的話(huà)題，煤到底是怎么形成的？100多米厚的煤層到底是夸張敘述還是確有其事呢？
還真的有這種巨厚的煤層，比如在內(nèi)蒙古海拉爾盆地的呼和諾爾凹陷地層當(dāng)中，其地層年代包括了寒武紀(jì)、泥盆紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、新近紀(jì)和第四紀(jì)。在這個(gè)古老的地層當(dāng)中，煤層的厚度確實(shí)超乎想象。
開(kāi)采厚實(shí)的煤層
從鉆探記錄情況來(lái)看，含煤地層發(fā)育19組煤層。大磨拐河組含發(fā)育9個(gè)煤層組，煤36層。含煤地層厚度最小3.13m，最大1675.25m，平均473.78m。
當(dāng)然這之中煤層的厚度根據(jù)位置的不同也有所差異，但是確實(shí)存在厚度達(dá)到100多米的煤層，這并不是夸張的說(shuō)法。
采煤現(xiàn)場(chǎng)
煤層的形成需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，所以100多米厚的煤層可能經(jīng)歷了幾個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期。那么，煤的形成和哪些因素有關(guān)，過(guò)程又是怎樣的？就讓我們一起來(lái)看看吧！
原來(lái)煤炭的形成往往受生物化學(xué)和物理化學(xué)的共同影響，那么它們都是怎么影響煤炭或者促使其形成的呢？接下來(lái)就逐個(gè)聊聊。
煤礦開(kāi)采地
首先來(lái)說(shuō)說(shuō)堆積作用，這一過(guò)程需要大量的植物遺體參與，具體又可分為原地堆積和異地堆積。原地堆積是主要類(lèi)型，通常指植物遺骸沒(méi)有經(jīng)過(guò)流水或者風(fēng)的搬運(yùn)，就在原地慢慢堆積了。異地堆積主要是通過(guò)流水搬運(yùn)，比如我國(guó)華北平原的煤炭，就是通過(guò)西部高原河流帶來(lái)的植物堆積而成的。
煤層的形成
其次就是生物作用，這里的生物主要指微生物，它們會(huì)寄生在植物遺骸當(dāng)中“呼吸”然后分解植物，然后形成新的有機(jī)體。值得一提的是，煤層中的瓦斯氣體就與微生物的分解有著密切的關(guān)系。
最后是化學(xué)作用和物理作用，化學(xué)作用會(huì)讓煤碳當(dāng)中的分子結(jié)構(gòu)更加問(wèn)題，對(duì)于煤層的品質(zhì)高低起著關(guān)鍵性的作用。而物理作用其實(shí)早期是流水搬運(yùn)，后來(lái)是煤層成巖的瀝青化作用，讓煤炭朝著無(wú)煙煤的品種走去。
不同品質(zhì)的煤炭
此外大家知道嗎，不同植物形成的煤炭類(lèi)型也有著很大的區(qū)別。比如古生代的石炭紀(jì)和二疊紀(jì)時(shí)期，那時(shí)的植物遺骸主要是孢子植物，在這種情況下煤炭的種類(lèi)就是煙煤和無(wú)煙煤兩種。而到了新生代的第三紀(jì)時(shí)，由于植物遺骸變成以被子植物為主了，主要煤種就變成了褐煤、泥炭等等。
不同種類(lèi)的煤炭的形成
由于上文我們說(shuō)了植物遺骸的堆積作用是導(dǎo)致煤層形成的最主要原因，所以植物的遺骸越多就意味著煤層越厚。那么，100多米的煤層存在就意味著曾有那么多植物遺骸堆積起來(lái)了，可是遠(yuǎn)古地球上真的存在這么多植物嗎？
樹(shù)木叢生的石炭紀(jì)
當(dāng)然是有的，雖然絕大多數(shù)人只關(guān)注動(dòng)物的演化，并且說(shuō)地球霸主的時(shí)候也都指動(dòng)物，但這并不代表植物曾經(jīng)沒(méi)有在地球上“崛起”過(guò)。
地球上“崛起”的植物
提及植物的崛起時(shí)代那就不得不說(shuō)石炭紀(jì)了，其實(shí)從這個(gè)名字就能看出，石炭紀(jì)的產(chǎn)煤量有多高，據(jù)悉那一時(shí)代產(chǎn)生的煤炭總量能占全球煤炭總儲(chǔ)量的50％以上。
外國(guó)科學(xué)家們?cè)?jīng)指出，石炭紀(jì)森林的廣袤和茂密可以從中國(guó)所產(chǎn)煤層的厚度上看出來(lái)，有的煤層厚度竟然超過(guò)120米，這相當(dāng)于2440米的原始植物質(zhì)的厚度。
石炭紀(jì)想象圖
石炭紀(jì)作為晚古生代的第二個(gè)紀(jì)，開(kāi)始于3.54億年前，結(jié)束于2.95億年前。石炭紀(jì)時(shí)期地球上的植物異常茂盛，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的氣候非常溫暖濕潤(rùn)，比較適合植物生長(zhǎng)。就這樣植物的面積不斷擴(kuò)大，而種類(lèi)和個(gè)頭也越長(zhǎng)越高。比如說(shuō)當(dāng)時(shí)有一種叫做木賊的植物，它的莖都能長(zhǎng)到40厘米粗。
根莖很長(zhǎng)的木賊
當(dāng)然，除了高大的喬木，那時(shí)還存在著許多的灌木。這些灌木雖然十分的低矮，但是它們的種群數(shù)量十分龐大，可以說(shuō)如果喬木的枝葉占據(jù)了上層的空間，那么灌木就把下層完全覆蓋了。
就這樣，茂盛的植物在死亡之后，就會(huì)迅速地腐爛。而且由于氣候非常的潮濕，所以當(dāng)時(shí)森林土壤的含水量都很高，大部分都是沼澤地。就這樣堆積在沼澤地里的植物遺骸迅速被泥裹挾著下沉，就這樣常年累月的一層層堆積了下去，“原始煤層”就變得越來(lái)越厚。
堆積起來(lái)的厚厚煤層
需要注意的是，在我們現(xiàn)代看來(lái)，那時(shí)遠(yuǎn)古地球上茂盛的植物為煤炭的形成創(chuàng)造了絕佳的條件，但是這在當(dāng)時(shí)確實(shí)讓大火肆虐的另一因素。
原來(lái)由于森林太多，所以大氣中的含氧量非常高，這種情況下一點(diǎn)兒火星就能將整片叢林點(diǎn)燃。如果說(shuō)含氧量太高是主要原因，那么持續(xù)供氧和提供原材料燃燒的森林必然難辭其咎。
森林大火場(chǎng)景圖
可見(jiàn)，煤炭的形成不僅需要大量植物遺骸的參與，還要經(jīng)歷十分漫長(zhǎng)的過(guò)程。難怪將它歸類(lèi)到了不可再生能源當(dāng)中，畢竟我們想再等像石炭紀(jì)這樣的煤層產(chǎn)生，沒(méi)個(gè)幾億年怕是沒(méi)戲了。可是人類(lèi)的文明能延續(xù)幾億年嗎？
不過(guò)人類(lèi)確實(shí)很聰明，雖然我們沒(méi)法見(jiàn)證新一代的煤炭形成，但是很早的時(shí)候我們就學(xué)會(huì)使用煤炭了。比如中國(guó)，就是全世界最早認(rèn)識(shí)和利用煤炭的國(guó)家之一，甚至有證據(jù)證明，咱們?cè)?000多年前的新石器時(shí)代，就已經(jīng)會(huì)用煤炭來(lái)雕琢一些小飾品了。
煤炭的綜合利用
中國(guó)古代對(duì)煤炭的開(kāi)發(fā)利用
在文章開(kāi)頭的時(shí)候我們就用白居易的《賣(mài)炭翁》引入了煤炭和煤層，盡管這首詩(shī)更多的含義是在謳歌古代勞動(dòng)人民的艱辛和官僚主義的不作為，但是也能看出，那時(shí)候煤炭在冬季已經(jīng)是必不可少的東西了。
而當(dāng)我們查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料后就會(huì)發(fā)現(xiàn)，中國(guó)人早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就發(fā)現(xiàn)煤炭可以用來(lái)作為燃料，并且到了西周的時(shí)候就已經(jīng)開(kāi)始“挖煤”了。
機(jī)械化采煤
大家可能會(huì)感到詫異，我們的老祖宗也太聰明了吧，那他們除了知道煤炭能燃燒以外，知不知道煤炭是怎么來(lái)的呢？從清代檀萃所寫(xiě)的《滇海虞衡志》中的記載可見(jiàn)一二。
書(shū)中表示：“滇多地震 ,地裂盡開(kāi) ,兩旁之木 ,震而倒下 ,旋即復(fù)合如平地 ,林木人居皆不見(jiàn) ,閱千年化為煤”。
燃燒的煤炭
可見(jiàn)那時(shí)人們已經(jīng)明白煤炭的形成與樹(shù)木是息息相關(guān)的，而在清代之前雖然一知半解，卻并不妨礙我們勘察。比如唐宋八大家蘇軾，在擔(dān)任徐州太守時(shí)，就曾組織手下勘察煤炭，并且還順利地找到了。
煤炭地質(zhì)勘探隊(duì)在進(jìn)行煤炭資源普查
至于開(kāi)采技術(shù)，也是處于不斷完善中的。高新技術(shù)主要出現(xiàn)在元代之后，那時(shí)候人們已經(jīng)意識(shí)到了煤炭的多種作用。直到現(xiàn)代，我們偶爾還能發(fā)現(xiàn)古人開(kāi)采煤炭的遺址。比如說(shuō)著名的河南鶴壁煤井遺址，就能讓我們體會(huì)到古人的智慧所在。
轉(zhuǎn)自：https://mbd.baidu.com/newspage/data/landingsuper?context=%7B%22nid%22%3A%22news_9347004474308664262%22%7D&n_type=1&p_from=4
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