Dove si trova il carbone? Scopri cos'è "Carbone" in altri dizionari

Il carbone è una roccia sedimentaria che si forma nella formazione della terra. Il carbone è un ottimo combustibile. Si ritiene che questo sia il tipo più antico di carburante utilizzato dai nostri lontani antenati.

Come si forma il carbone?

Per formare il carbone è necessaria un’enorme quantità di materia vegetale. Ed è meglio se le piante si accumulano in un posto e non hanno il tempo di decomporsi completamente. Il luogo ideale per questo sono le paludi. L'acqua in essi contenuta è povera di ossigeno, il che impedisce la vita dei batteri.

La materia vegetale si accumula nelle paludi. Senza avere il tempo di marcire completamente, viene compresso dai successivi depositi di terreno. Ecco come si ottiene la torba, il materiale di partenza del carbone. I successivi strati di terreno sembrano sigillare la torba nel terreno. Di conseguenza, viene completamente privato di ossigeno e acqua e si trasforma in un giacimento di carbone. Questo processo è lungo. Pertanto, la maggior parte delle moderne riserve di carbone si sono formate nell’era Paleozoica, cioè più di 300 milioni di anni fa.

Caratteristiche e tipi di carbone

(Carbone marrone)

La composizione chimica del carbone dipende dalla sua età.

La specie più giovane è la lignite. Si trova ad una profondità di circa 1 km. C'è ancora molta acqua al suo interno: circa il 43%. Contiene una grande quantità di sostanze volatili. Si accende e brucia bene, ma produce poco calore.

Il carbon fossile è una sorta di “contadino medio” in questa classificazione. Si trova a una profondità massima di 3 km. Poiché la pressione degli strati superiori è maggiore, il contenuto di acqua nel carbone è inferiore - circa il 12%, le sostanze volatili - fino al 32%, ma il carbonio contiene dal 75% al ​​95%. È anche infiammabile, ma brucia meglio. E a causa della piccola quantità di umidità dà più calore.

Antracite- una razza più vecchia. Si trova a una profondità di circa 5 km. Contiene più carbonio e praticamente nessuna umidità. L'antracite è un combustibile solido e non si accende bene, ma il calore specifico di combustione è massimo, fino a 7400 kcal/kg.

(Carbone antracite)

Tuttavia, l'antracite non è lo stadio finale della trasformazione della materia organica. Se esposto a condizioni più severe, il carbone si trasforma in shuntite. A temperature più elevate si ottiene la grafite. E sotto altissima pressione, il carbone si trasforma in diamante. Tutte queste sostanze, dalle piante ai diamanti, sono costituite da carbonio, solo la struttura molecolare è diversa.

Oltre agli “ingredienti” principali, il carbone spesso comprende varie “rocce”. Queste sono impurità che non bruciano, ma formano scorie. Il carbone contiene anche zolfo e il suo contenuto è determinato dal luogo in cui si forma il carbone. Quando brucia, reagisce con l'ossigeno e forma acido solforico. Minori sono le impurità nella composizione del carbone, maggiore è il suo valore.

Deposito di carbone

La posizione del carbon fossile è chiamata bacino carbonifero. Sono oltre 3,6mila i bacini carboniferi conosciuti nel mondo. La loro area occupa circa il 15% della superficie terrestre. La percentuale maggiore delle riserve mondiali di carbone si trova negli Stati Uniti: il 23%. Al secondo posto c'è la Russia, con il 13%. La Cina chiude i primi tre paesi con l’11%. I più grandi giacimenti di carbone del mondo si trovano negli Stati Uniti. Si tratta del bacino carbonifero degli Appalachi, le cui riserve superano i 1.600 miliardi di tonnellate.

In Russia, il bacino carbonifero più grande è Kuznetsk, nella regione di Kemerovo. Le riserve di Kuzbass ammontano a 640 miliardi di tonnellate.

Lo sviluppo dei giacimenti in Yakutia (Elginskoye) e Tyva (Elegestskoye) è promettente.

Estrazione del carbone

A seconda della profondità della presenza di carbone, vengono utilizzati metodi di estrazione a cielo aperto o chiusi.

Metodo di estrazione mineraria chiusa o sotterranea. Per questo metodo vengono costruiti pozzi e ingressi minerari. I pozzi minerari vengono costruiti se la profondità del carbone è pari o superiore a 45 metri. Da esso conduce un tunnel orizzontale: un ingresso.

Esistono 2 sistemi di mining chiusi: mining a stanze e pilastri e mining a pareti lunghe. Il primo sistema è meno economico. Viene utilizzato solo nei casi in cui gli strati scoperti sono spessi. Il secondo sistema è molto più sicuro e pratico. Ti consente di estrarre fino all'80% della roccia e di fornire uniformemente il carbone in superficie.

Il metodo aperto viene utilizzato quando il carbone si trova in profondità. Per cominciare, analizzano la durezza del terreno, determinano il grado di esposizione agli agenti atmosferici del terreno e la stratificazione dello strato di copertura. Se il terreno sopra i giacimenti di carbone è soffice, è sufficiente l’uso di bulldozer e ruspe. Se lo strato superiore è spesso, vengono introdotti escavatori e dragline. Lo spesso strato di roccia dura che si trova sopra il carbone viene fatto saltare.

Applicazione del carbone

L'area di utilizzo del carbone è semplicemente enorme.

Dal carbone si estraggono zolfo, vanadio, germanio, zinco e piombo.

Il carbone stesso è un ottimo combustibile.

Utilizzato nella metallurgia per la fusione del ferro, nella produzione di ghisa e acciaio.

La cenere ottenuta dalla combustione del carbone viene utilizzata nella produzione di materiali da costruzione.

Dal carbone, dopo una lavorazione speciale, si ottengono benzene e xilene, che vengono utilizzati nella produzione di vernici, vernici, solventi e linoleum.

Dalla liquefazione del carbone si ottiene un combustibile liquido di prima classe.

Il carbone è la materia prima per la produzione della grafite. Così come la naftalene e una serie di altri composti aromatici.

Dalla lavorazione chimica del carbone si ottengono attualmente oltre 400 tipi di prodotti industriali.

La legna è stata utilizzata per molto tempo per riscaldare le case, ma per mantenere costantemente la combustione è necessario aggiungere continuamente ceppi. Con lo sviluppo dell'industria mineraria del carbone, sempre più persone hanno iniziato a utilizzare il carbone: fornisce più calore e brucia più a lungo. Se la stufa è installata correttamente, una porzione di carbone versata nella caldaia la sera manterrà una temperatura stabile per tutta la notte.

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 l'effettivo processo di carbonificazione, la conversione della torba in carbone.

Torba formata su vaste aree coperte d'acqua da resti vegetali di vario grado di decomposizione. Alcune piante marcirono completamente fino a raggiungere uno stato gelatinoso, mentre altre mantennero la loro struttura cellulare. I loro resti si accumularono sul fondo dei bacini idrici, che gradualmente si trasformarono in paludi. Un prerequisito per la formazione della torba è l'assenza di ossigeno. Sotto la colonna d'acqua c'era poco ossigeno; durante la decomposizione dei residui si liberavano idrogeno solforato, metano e anidride carbonica, che contribuivano all'indurimento dei residui. Si formò la torba.

Ma non tutte le torbiere furono convertite al carbone. Il processo di carbonizzazione richiede: alta pressione, alta temperatura e un lungo periodo di tempo. A seconda della presenza di queste condizioni si verificava o meno la formazione di carbone. Innanzitutto, la torba veniva trasportata dalle rocce sedimentarie, che aumentavano la pressione e la temperatura all'interno dello strato di torba. In tali condizioni si formò la lignite, il primo stadio della coalizione. In alcune aree si è verificato uno spostamento degli strati, provocando lo sprofondamento dei giacimenti di lignite (alcuni dei depositi scoperti si trovano a una profondità di oltre 6.000 metri). In alcuni luoghi questi processi furono accompagnati dalla risalita del magma e dalle eruzioni vulcaniche. L'alta pressione, la mancanza di ossigeno e le alte temperature hanno contribuito al fatto che nella lignite c'erano sempre meno umidità e gas naturali e sempre più carbonio. Quando l'acqua e i gas furono spostati, la lignite si trasformò in carbone bituminoso e poi, in presenza di alte temperature, in antracite. La differenza principale tra lignite e carbon fossile: la lignite contiene più umidità e gas naturali e meno carbonio, il che influisce sulla quantità di calore rilasciato durante la combustione.

Oggi l'età dei depositi di carbone è determinata dai resti vegetali. 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 (Stati Uniti orientali e centrali), dell'Europa centrale e occidentale, 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'Europa orientale, nelle Montagne Rocciose americane, in Indocina e nell'Asia centrale. Successivamente si formarono principalmente carboni bruni e depositi di torba.

Tipi di carbone

Il carbone è classificato in base al contenuto di umidità, gas naturale e carbonio. All’aumentare della quantità di carbonio, aumenta il suo potere calorifico. Minore è l'umidità e le sostanze volatili (gas), migliore è la tolleranza allo stoccaggio e al trasporto.

Lignite- carbone della prima fase di coalizione. Si differenzia dalla lignite per la minore quantità di acqua (45%) nella sua composizione e per una maggiore generazione di calore. La struttura è fibrosa, il colore va dal marrone al nero (qualità superiore). Utilizzato più spesso nel settore energetico (nelle centrali termoelettriche), è raramente utilizzato per il riscaldamento delle case private, poiché viene scarsamente immagazzinato e ha un basso potere calorifico nelle stufe convenzionali.

Carbone subbituminoso- colore nero, struttura fibrosa meno pronunciata, potere calorifico più elevato rispetto alla lignite, contenuto di umidità inferiore (30%). Si sbriciola durante il trasporto e si disperde all'aria aperta. Quando bruciato emette 5-6 kW/kg. Viene utilizzato sia nel settore energetico che nelle abitazioni e nei servizi comunali per il riscaldamento.

Carbone bituminoso Ha il più alto potere calorifico e non perde le sue qualità durante il trasporto e lo stoccaggio. Quando brucia rilascia 7-9 kW/kg di calore. Alcuni dei suoi tipi vengono utilizzati per la cottura.

Antracite- Il carbone è di colore nero come la pece. Ha il più alto contenuto di idrocarburi. È difficile da accendere, ma brucia a lungo e senza fuliggine, e produce una grande quantità di calore (più di 9 kW/kg). È l'antracite che viene spesso utilizzata 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 alcuni vengono utilizzati per il riscaldamento:

Carbone a fiamma lunga (D). Deve il suo nome al lungo processo di combustione con rilascio di una grande quantità di calore (5600-5800 kcal/kg). Non richiede un flusso d'aria speciale per accendersi e bruciare, motivo per cui i carboni a fiamma lunga vengono spesso utilizzati nelle caldaie domestiche a combustibile solido. A seconda della dimensione accade:

• WPC - lastra grande - dimensioni pezzo 50-200 mm;
• DPKO - dado per soletta - dimensioni pezzo 25-100 mm;
• PO - noce - 26-50 mm;
• DM - piccolo - misure 13-25 mm;
• DS - seme - 6-13 mm;
• DR - privato - nessuna misura standard.

Il carbone a fiamma lunga è ottimale per il riscaldamento: la fiamma è lunga (simile alla legna da ardere), produce molto calore, si accende e brucia facilmente - per la normale combustione è sufficiente il tiraggio naturale. Il suo costo relativamente basso, combinato con caratteristiche eccellenti, ha determinato la popolarità di questo marchio di carbone. Viene acquistato non solo per il riscaldamento di case private, ma anche per caldaie in istituti scolastici e medici. Inoltre, viene utilizzato carburante di qualsiasi frazione: dalla grande “K” alla piccola “M”.

Gas a fiamma lunga (LG). Si differenzia dalla marca D per il suo maggior potere calorifico. Tutte le frazioni sono utilizzate per il riscaldamento delle case private: dalla “grande” alla “ordinaria”. Più esigente della fiamma lunga in termini di condizioni di conservazione, perché clima più intensamente.

Antracite (A). Emette molto corpo, ha un basso contenuto di ceneri (residuo ceneri 10%), brucia a lungo e in modo uniforme, il fumo durante la combustione è bianco (tutte le altre marche “danno” fumo nero). Nonostante le sue elevate prestazioni, non può essere inequivocabilmente consigliato 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 “Zh” o poco agglomeranti “SS”. Le restanti classi hanno un utilizzo prevalentemente industriale. Sono utilizzati nell'industria energetica e metallurgica, alcuni gradi sono utilizzati per la cokefazione e l'arricchimento. Quando si sceglie il carbone, è necessario prestare attenzione non solo alle sue caratteristiche, ma anche al costo di consegna. Se nella tua zona non vende fiamma lunga o antracite, allora molto probabilmente dovrai accontentarti di ciò che c'è sul mercato. Dovresti anche prestare attenzione alle raccomandazioni dei produttori della tua caldaia: i documenti solitamente indicano i marchi per i quali è stata progettata l'apparecchiatura. Dovrebbero essere usati.

Per aumentare il comfort e risparmiare denaro, molte persone preferiscono avere più frazioni: è più conveniente sciogliere con la frazione “noce” o “grande” e aggiungere un “seme” per la combustione a lungo termine. Per i periodi più freddi viene immagazzinata una certa quantità di antracite che, pur essendo difficile da accendere, brucia a lungo e a caldo in una caldaia riscaldata.

I carboni da coke e arricchiti subiscono un trattamento speciale per aumentarne il potere calorifico. Questi tipi sono utilizzati nella metallurgia e nell'energia. Questo combustibile non è adatto per caldaie domestiche: a causa delle temperature di combustione troppo elevate la stufa potrebbe scoppiare.

Se ascolti persone con esperienza, dicono che l'effetto migliore si ottiene con la seguente sequenza di versamento del carburante nella caldaia: scioglierlo a fiamma lunga, quindi aggiungere la frazione antracite della "noce" - brucia a lungo , dà molto calore, e di notte aggiungi dei “semi” al fornello, che bruceranno fino al mattino.

Si consiglia una procedura diversa per l'accensione delle stufe in muratura: accendere la stufa con legna, quando diventa calda riempirla con “semi” oppure (aprire lo sfiato e la serranda per un migliore apporto di ossigeno). Se c'è molta polvere nel seme, puoi inumidirlo con acqua: questo lo renderà più facile da divampare. Quando il calore del forno sarà sufficiente potete utilizzare 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 degli uomini delle caverne. È improbabile che lo abbiano fatto da soli, piuttosto lo hanno raccolto dagli incendi o hanno salvato i resti degli incendi, ma, a quanto pare, conoscevano le sue proprietà e sapevano come usarlo.

Oggi nel nostro Paese questo tipo di combustibile viene utilizzato soprattutto per cucinare: viene utilizzato nei barbecue e nelle grigliate, e aggiunto ai fuochi. Talvolta utilizzato per i caminetti: brucia a lungo, produce molto calore (7800 KC/kg) e non produce quasi né fumo né 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 produrre fertilizzanti.

Nell'industria, il carbone viene utilizzato per fondere la ghisa. Per produrre una tonnellata di lega sono necessarie solo 0,5 tonnellate di questo carburante. Allo stesso tempo, la ghisa ottiene una maggiore resistenza alla corrosione e resistenza. Il carbone viene utilizzato come flusso nella fusione di ottone, bronzo, rame, manganese, zinco e nichel. Viene utilizzato per produrre lubrificanti solidi per l'ingegneria meccanica, utilizzati per la rettifica nella costruzione di strumenti e nella stampa, ecc. I filtri per vari scopi sono realizzati in carbone.

Oggi il carbone comincia a essere considerato un’alternativa al combustibile tradizionale: 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, cespugli, ecc. Da tali materie prime frantumate si formano bricchette che forniscono 1,5 volte più calore rispetto al normale carbone. In questo caso il calore viene rilasciato per un periodo di tempo più lungo e il calore è uniforme.

Come fare il carbone

Fino al XX secolo, il carbone veniva prodotto bruciando legna o cataste di forma speciale. Al loro interno veniva posta della legna, ricoperta di terra e data alle fiamme attraverso appositi fori praticati. Questa tecnologia è generalmente disponibile ed è ancora utilizzata in alcuni paesi oggi. Ma ha una bassa efficienza: 1 kg di carbone richiede fino a 12 kg di legna 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 terrestri. Questo miglioramento ha aumentato l’efficienza del processo: per ogni chilogrammo sono stati utilizzati 8 kg di legno.

Nei moderni dispositivi di combustione del carbone, vengono consumati 3-4 kg di materie prime per chilogrammo di prodotto. Allo stesso tempo, viene prestata molta attenzione alla compatibilità ambientale del processo: durante la produzione di carbone, molto fumo, fuliggine e gas nocivi vengono rilasciati nell'atmosfera. Gli impianti moderni catturano i gas rilasciati e li inviano in camere speciali, dove vengono utilizzati per riscaldare il forno alla temperatura di cokefazione.

La conversione del legno in carbone avviene in un'atmosfera priva di ossigeno ad alta temperatura (reazione di pirolisi). L’intero processo è diviso in tre fasi:

• a 150°C l'umidità viene eliminata dal legno;
• a 150-350 o C, rilascio di gas e formazione di prodotti organici;
• a 350-550°C si separano le resine ed i gas non condensabili.

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

• • A - legno duro;
  • B - specie decidue, conifere, dure e morbide (o).

I marchi B e C sono spesso bricchetti di carbone, prodotti utilizzando gli scarti degli impianti 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: durante la loro combustione non si formano composti di zolfo (non c'è zolfo nel carbone) e gli idrocarburi sono contenuti in quantità minime. Usando la tecnologia dei tuoi antenati, puoi bruciare tu stesso il carbone per i tuoi bisogni. .

Stuart E. Nevins, MSc.

Le piante accumulate, compattate e lavorate formano una roccia sedimentaria chiamata carbone. Il carbone non è solo una fonte di grande importanza economica, ma anche una roccia che esercita un fascino speciale sugli studiosi della storia della Terra. Anche se il carbone costituisce meno dell'1% delle rocce sedimentarie della terra, è di grande importanza per i geologi che confidano nella Bibbia. È il carbone che dà il geologo cristiano uno degli argomenti geologici più forti a favore della realtà del diluvio noaico globale.

Sono state proposte due teorie per spiegare la formazione del carbone. Una teoria popolare, sostenuta dalla maggior parte dei geologi uniformitari, è che le piante che compongono il carbone si siano accumulate in vaste paludi d’acqua dolce o torbiere nel corso di molte migliaia di anni. Questa prima teoria, che prevede la crescita del materiale vegetale nel luogo in cui si trova, viene chiamata teoria autoctona .

La seconda teoria suggerisce che i giacimenti di carbone si accumularono da piante che furono rapidamente trasportate da altri luoghi e depositate in condizioni di allagamento. Viene chiamata questa seconda teoria, secondo la quale si è verificato lo spostamento dei detriti vegetali teoria alloctona .

Fossili nel carbone

I tipi di fossili vegetali che si trovano nel carbone lo sono ovviamente non supportano la teoria autoctona. Alberi di muschio fossile (ad es. Lepidodendro E Sigillaria) e felci giganti (soprattutto Psaronio), caratteristico dei giacimenti 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, equiseto gigante che sverna Calamiti, varie gimnosperme estinte simili a felci) a causa della loro struttura di base dovevano preferire terreni ben drenati piuttosto che paludi. Molti ricercatori ritengono che la struttura anatomica delle piante fossili indichi che esse crescevano in climi tropicali o subtropicali (un argomento che può essere usato contro la teoria autoctona), poiché le torbiere moderne sono le più estese e hanno il più profondo accumulo di torba nei climi più freddi. latitudini. A causa della maggiore capacità evaporativa del sole, le moderne regioni tropicali e subtropicali sono le più povere di torba.

Spesso si trova nel carbone fossili marini, come pesci fossili, molluschi e brachiopodi (brachiopodi). I giacimenti di carbone contengono palline di carbone, che sono masse arrotondate di piante accartocciate e incredibilmente ben conservate, nonché animali fossili (compresi animali marini) che sono direttamente correlati a questi giacimenti di carbone. Il piccolo anellide marino Spirorbis si trova tipicamente attaccato alle centrali a carbone in Europa e Nord America che risalgono al periodo Carbonifero. Poiché la struttura anatomica delle piante fossili fornisce poche indicazioni sul loro adattamento alle paludi marine, la presenza di animali marini con piante non marine suggerisce che la mescolanza sia avvenuta durante la traslocazione, 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 e spesso intersecano decine di piedi di roccia. Questi alberi verticali si trovano spesso negli strati associati ai depositi di carbone e, in rari casi, si trovano nel carbone stesso. In ogni caso, i sedimenti devono accumularsi rapidamente per coprire gli alberi prima che si deteriorino e cadano.

Quanto tempo occorre perché si formino gli strati di roccia sedimentaria? Dai un'occhiata a questo albero pietrificato alto dieci metri, uno delle centinaia scoperte nelle miniere di carbone di Cookeville, Tennessee, USA. Questo albero inizia in uno strato di carbone, sale attraverso numerosi strati e infine termina in un altro strato di carbone. Pensateci: cosa accadrebbe alla cima dell’albero durante le migliaia di anni necessari (secondo l’evoluzione) per formare strati sedimentari e strati 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 eretti" si trovano in numerosi luoghi sulla terra e a diversi livelli. Nonostante le prove, lunghi periodi di tempo (necessari per l'evoluzione) sono compressi tra gli strati, per i quali non esistono prove.

Si potrebbe avere l'impressione che questi alberi siano nella loro posizione di crescita originaria, ma alcune prove suggeriscono che non è affatto così, anzi il contrario. Alcuni alberi attraversano gli strati in diagonale, altri si trovano completamente capovolti. A volte sembra che gli alberi verticali abbiano messo radici in posizione di crescita in strati completamente penetrati da un secondo albero verticale. I tronchi cavi degli alberi fossili sono solitamente pieni di sedimenti diversi dalle rocce circostanti. La logica applicata agli esempi descritti punta al movimento di questi tronchi.

Radici fossili

Il fossile più importante e direttamente rilevante per il dibattito sull'origine del carbone è stigmatizzazione- radice fossile o rizoma. Stigmaria si trova più spesso negli strati che si trovano sotto i giacimenti di carbone e, di regola, è direttamente correlato agli alberi verticali. Si credeva così stigmatizzazione, esplorato 140 anni fa da Charles Lyell e D.W. Dawson nella successione carbonifera del Carbonifero della Nuova Scozia fornisce prove inequivocabili che la pianta cresceva in questa località.

Molti geologi moderni continuano a insistere sul fatto che la stigmaria è una radice che si è formata proprio in questo luogo e che si estende nel terreno sotto la palude di carbone. La sequenza del carbone della Nuova Scozia è stata recentemente riesplorata da N.A. Rupke, che ha scoperto quattro argomenti a favore Origine alloctona delle stigmarie , ottenuto sulla base dello studio dei depositi sedimentari. Il fossile rinvenuto è generalmente clastico e raramente attaccato al tronco, indicando un orientamento preferenziale del suo asse orizzontale, che si è creato a seguito dell'azione della corrente. Inoltre, il tronco è pieno di roccia sedimentaria che non è simile alla roccia che circonda il tronco, e spesso si trova su molti orizzonti in strati completamente penetrati da alberi verticali. La ricerca di Rupke getta seri dubbi sulla popolare spiegazione autoctona per altri strati in cui stigmatizzazione.

Ciclotemi

Il carbone di solito si trova in una sequenza di rocce sedimentarie chiamate ciclotema .Idealizzato Pennsylvania ciclotema possono 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 tipicamente ripetuto decine di volte, con ciascun deposito sovrapposto al deposito precedente. Situato nell'Illinois cinquanta cicli successivi, e più di cento di questi cicli si trovano nel West Virginia.

Anche se il giacimento di carbone che fa parte del tipico ciclotemi, solitamente piuttosto sottile (tipicamente spesso da un pollice a diversi piedi) la collocazione laterale del carbone ha dimensioni incredibili. In uno dei moderni studi stratigrafici4, è stata tracciata una relazione tra i depositi di carbone: Broken Arrow (Oklahoma), Crowburg (Missouri), Whitebrest (Iowa), Colchester Number 2 (Illinois), Coal IIIa (Indiana), Schultztown (Kentucky occidentale) , Princess Number 6 (Kentucky orientale) e Lower Kittanning (Ohio e Pennsylvania). Formano tutti un unico, enorme giacimento di carbone che si estende fino a centomila chilometri quadrati negli Stati Uniti centrali e orientali. Nessuna palude moderna ha un’area che si avvicina anche di poco alle dimensioni dei depositi di carbone della Pennsylvania.

Se il modello autoctono della formazione del carbone è corretto, allora devono essersi verificate circostanze molto insolite. L’intera area, spesso decine di migliaia di chilometri quadrati, dovrebbe contemporaneamente sollevarsi sopra il livello del mare affinché la palude si accumuli, e poi dovrebbe affondare per essere inondata dall’oceano. Se le foreste fossili si innalzassero troppo al di sopra del livello del mare, la palude e l’acqua antisettica necessaria per accumulare la torba semplicemente evaporerebbero. Se il mare invadesse la torbiera mentre la torba si accumula, le condizioni marine distruggerebbero le piante e altri sedimenti e la torba non verrebbe depositata. 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 della torba e l’innalzamento del livello del mare. Questa situazione sembra del tutto inverosimile, soprattutto se ricordiamo che il ciclotema si ripete in una sezione verticale centinaia di volte o anche di più. O forse questi cicli possono essere meglio spiegati come accumuli avvenuti durante il successivo innalzamento e abbassamento delle acque alluvionali?

Scisto

Quando si tratta di ciclotemi, l'argilla sottostante è di grande interesse. L'argilla sottostante è uno strato morbido di argilla che non è disposto in fogli e spesso si trova sotto il giacimento di carbone. Molti geologi ritengono che questo sia il terreno fossile su cui esisteva la palude. La presenza di argilla sottostante, soprattutto quando viene ritrovata stigmatizzazione, è spesso interpretato come prova sufficiente origine autoctona delle piante che producono carbone.

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

Molti strati di carbone non poggiano sulle argille sottostanti e sono assenti eventuali segni dell'esistenza di 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 sottostante è comune, proprio come l'argilla sottostante spesso si trova sopra un giacimento di carbone. La mancanza di terreni riconoscibili sotto i giacimenti di carbone indica che nessun tipo di vegetazione rigogliosa potrebbe crescere qui e supporta l’idea che le piante che producevano carbone venissero trasportate qui.

Struttura del carbone

Studiare la struttura microscopica e la struttura della torba e del carbone aiuta a comprendere l'origine del carbone. AD Cohen ha aperto la strada a uno studio strutturale comparativo delle torbe autoctone moderne derivate dalle mangrovie e delle torbe costiere alloctone moderne rare della Florida meridionale. La maggior parte delle torbe autoctone contenevano frammenti vegetali che presentavano un orientamento disordinato con una matrice predominante di materiale più fine, mentre le torbe alloctone presentavano un orientamento formato da flussi d'acqua con assi allungati di frammenti vegetali che si trovavano, di regola, paralleli alla superficie della riva con un caratteristica assenza di materiale più fine. I detriti vegetali scarsamente selezionati nelle torbe autoctone avevano una struttura grossolana a causa della massa intrecciata di radici, mentre la torba autoctona aveva una caratteristica microstratificazione dovuta all'assenza di radici incarnite.

Nel condurre questa ricerca, Cohen ha osservato: “Una delle cose emerse dallo studio della torba alloctona è che le sezioni verticali al microtomo di questo materiale assomigliavano più a sezioni sottili di carbone che a qualsiasi campione autoctono esaminato”.. Cohen notò che le caratteristiche di questa torba autoctona (orientamento dei frammenti allungati, struttura granulare selezionata con generale assenza di matrice più fine, microstratificazione con assenza di struttura radicale aggrovigliata) sono caratteristiche anche dei carboni del periodo Carbonifero!

Grumi nel carbone

Una delle caratteristiche esterne più impressionanti del carbone sono i grandi grumi che contiene. Per oltre cento anni, questi grossi grumi sono stati trovati nei giacimenti di carbone di tutto il mondo. PH Price ha condotto uno studio in cui ha esaminato grandi blocchi del bacino carbonifero di Sewell, che si trova nel West Virginia. Il peso medio dei 40 massi raccolti era di 12 libbre e il masso più grande pesava 161 libbre. Molti dei ciottoli erano di roccia vulcanica o metamorfica, a differenza di tutti gli altri affioramenti nel West Virginia. Price ha suggerito che grandi blocchi potrebbero essere rimasti impigliati nelle radici degli alberi e trasportati qui da lontano. Pertanto, la presenza di grossi grumi nel carbone supporta il modello alloctono.

Carbonificazione

Le controversie sulla natura del processo di trasformazione della torba in carbone sono in corso da molti anni. Una teoria esistente suggerisce che lo sia tempoè un fattore importante nel processo di coalizione. Tuttavia, questa teoria cadde in disgrazia perché si scoprì che non vi era alcun aumento sistematico dello stadio metamorfico del carbone nel tempo. Ci sono diverse apparenti incoerenze: le ligniti, che rappresentano lo stadio più basso del metamorfismo, si trovano in alcuni dei più antichi giacimenti di carbone, mentre le antraciti, che rappresentano lo stadio più alto del metamorfismo del carbone, si trovano nei giacimenti 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 è pressione. Tuttavia, questa teoria è confutata da numerosi esempi geologici in cui lo stadio metamorfico del carbone non aumenta in strati altamente deformati e piegati. Inoltre, esperimenti di laboratorio dimostrano che l'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 di miniere sotterranee) mostrano che temperature elevate possono causare la coalizione. Anche gli esperimenti di laboratorio sono riusciti a confermare questa teoria. Un esperimento condotto utilizzando un processo di riscaldamento rapido ha prodotto in pochi minuti una sostanza simile all’antracite, con la maggior parte del calore generato dalla conversione del materiale cellulosico. Pertanto, il metamorfismo del carbone non richiede milioni di anni di calore e pressione: può formarsi mediante un rapido riscaldamento.

Conclusione

Vediamo che numerose prove a sostegno dimostrano fortemente la verità della teoria alloctona e confermano l'accumulo di più strati di carbone durante il Diluvio di Noè. Alberi fossili verticali all’interno di strati di carbone confermare un rapido accumulo residui vegetali. Gli animali marini e le piante terrestri (non palustri) presenti nel carbone implicano il loro movimento. La microstruttura di molti giacimenti di carbone ha orientamenti distinti delle particelle, strutture dei grani selezionate e microstrati che indicano il movimento (piuttosto che la crescita in situ) del materiale vegetale. Grandi grumi presenti nel carbone indicano processi di movimento. L'assenza di terreno sotto molti giacimenti di carbone conferma il fatto che le piante che producevano carbone galleggiavano con il flusso. È stato dimostrato che il carbone forma porzioni sistematiche e tipiche ciclotema, che chiaramente, come altre rocce, sono state depositate dall'acqua. Gli esperimenti che esaminano i cambiamenti nel materiale vegetale mostrano che l'antracite simile al carbone non impiega milioni di anni per formarsi: può formarsi rapidamente sotto l'influenza del calore.

Collegamenti

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

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Il messaggio “Come si è formato il carbone”

Il carbone è un minerale solido insostituibile ed esauribile utilizzato dall'uomo per generare calore durante la sua combustione. Appartiene alle rocce sedimentarie.

Cosa è necessario per formare il carbone?

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

In secondo luogo, tutti i tipi di funghi e batteri. Grazie a loro, il tessuto vegetale si decompone. La torba comincia ad accumulare una sostanza persistente chiamata carbonio, che diventa sempre di più nel tempo.

In terzo luogo, la mancanza di ossigeno. Se si accumulasse nella torba, il carbone non sarebbe in grado di formarsi e semplicemente evaporerebbe.

Come si forma il carbone in natura?

I depositi di carbone erano formati da un'enorme quantità di materia vegetale. Le condizioni ideali sono quando tutte queste piante si accumulano in un unico posto e non hanno avuto il tempo di decomporsi completamente. Le paludi sono ideali per 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, prima che abbia il tempo di marcire completamente, viene compressa dai sedimenti del 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 un filone di carbone. Questo processo è a lungo termine: una parte significativa delle riserve di carbone si è formata più di 300 milioni di anni fa.

E quanto più a lungo il carbone giace negli strati della terra, tanto più il fossile è esposto all'azione e alla pressione del calore profondo. Nelle paludi dove si accumula la torba, l'acqua trasporta sabbia, argilla e sostanze disciolte, che si depositano nel carbone. Queste impurità formano strati nel minerale, dividendolo in strati. Quando il carbone viene pulito, tutto ciò che rimane è cenere.

Esistono diversi tipi di carbone: carbon fossile, lignite, lignite, boghead, antracite. Oggi nel mondo ci sono 3,6mila bacini carboniferi, che occupano il 15% del territorio terrestre. La percentuale maggiore delle riserve fossili mondiali appartiene agli Stati Uniti (23%), seguiti dalla Russia (13%) e il terzo dalla Cina (11%).

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Carboneè un minerale solido, esauribile e non rinnovabile che l'uomo utilizza per produrre calore bruciandolo. Secondo la classificazione appartiene alle rocce sedimentarie.

Cos'è?

Le persone iniziarono a utilizzare il carbone come fonte di energia nei tempi antichi, insieme alla legna da ardere. La "pietra combustibile" fu trovata sulla superficie della terra e in seguito cominciò ad essere estratta deliberatamente dal basso.

Il carbone apparve sulla Terra circa 300-350 milioni di anni fa, quando le felci arboree crescevano rigogliose nelle paludi primordiali e cominciavano ad apparire le prime gimnosperme. Enormi tronchi caddero nell'acqua, formando gradualmente spessi strati di materia organica non decomposta. Con un accesso limitato all'ossigeno, il legno non marciva, ma affondava gradualmente sempre più in profondità sotto il suo peso. Nel corso del tempo, a causa dello spostamento degli strati della crosta terrestre, questi strati affondarono a una profondità considerevole e lì, sotto l'influenza dell'alta pressione e della temperatura elevata, si verificò un cambiamento qualitativo dal legno al carbone.

Tipi di carbone

Oggi vengono estratti vari tipi di carbone.

• Le antraciti sono le varietà più dure provenienti da grandi profondità e hanno una temperatura di combustione massima.
• Carbone fossile: molte varietà estratte nelle miniere e in pozzi a cielo aperto. È ampiamente utilizzato in molti settori dell'attività umana.
• lignite - formata dai resti di torba, il tipo più giovane di carbone. Ha la temperatura di combustione più bassa.

Tutti i tipi di carbone si trovano in strati e le loro posizioni sono chiamate bacini carboniferi.

Estrazione del carbone

Inizialmente, il carbone veniva semplicemente raccolto nei punti in cui il giacimento veniva in superficie. Ciò potrebbe essere avvenuto a seguito dello spostamento degli strati della crosta terrestre.

Spesso, dopo le frane nelle zone montuose, tali depositi venivano alla luce e le persone riuscivano a raggiungere pezzi di “pietra combustibile”.

Successivamente, quando apparve la tecnologia primitiva, il carbone iniziò a essere estratto utilizzando il metodo a cielo aperto. Alcune miniere di carbone sprofondarono a profondità superiori a 300 metri.

Oggi, grazie alla disponibilità di sofisticate tecnologie moderne, le persone scendono sottoterra in miniere profonde più di un chilometro. Da questi orizzonti viene estratto il carbone più pregiato e di altissima qualità.

Dove viene utilizzato il carbone?

Tutti i tipi di carbone possono essere utilizzati per produrre calore. Quando brucia, viene rilasciato in quantità molto maggiori di quelle che si possono ottenere dalla legna da ardere o da altri combustibili solidi. I tipi di carbone più caldi vengono utilizzati nella metallurgia, dove sono richieste temperature elevate.

Inoltre, il carbone è una materia prima preziosa per l’industria chimica. Da esso si estraggono molte sostanze necessarie e utili.

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