Статья с канала «Цитадель адеквата» на яндекс-дзене.
Происхождение залежей угля, как хочется надеяться, каждому известно со школы. Ибо все фазы преобразования растительных остатков в уголь являются наблюдаемыми и буквально данными в ощущении — их можно пощупать. Тем не менее, основные моменты процесса следует упомянуть.
Отмершая органика — стволы деревьев, опавшие листья и даже пыльца, — как легко заметить, подвержены гниению. Химический же состав биомассы не совсем точно, но в данном контексте исчерпывающе, может быть описан, как «углеводороды». Конечными же продуктами разложения, осуществляемого силами грибов и бактерий (включая симбиотические микроорганизмы, живущие в пищеварительных трактах членистоногих и млекопитающих), являются углекислый газ и водяной пар. Так осуществляется круговорот веществ в природе. Вода и углекислота затем становятся сырьём для производства новой биомассы в процессе фотосинтеза.
О чём речь? О том, что получить из углеводородов воду и углекислый газ можно только добавив кислород. Который потом снова высвободится при фотосинтезе, но — не суть. Суть же в том, что кислорода может не найтись. И тогда пойдёт другой процесс. Выделяться из разлагающейся (отсутствие кислорода остановит не все микроорганизмы) массы будет «светильный» или «болотный» газ, который можно именовать и просто метаном. Ибо метан является основной компонентой смеси.
Здесь и далее — фото и иллюстрации взяты из открытых источников и принадлежат их авторам
Вот только при таком подходе водорода просто не хватит. Останется лишний углерод. Что приведёт к образованию угольных залежей.
В природе, — если иметь в виду современность, — естественной бескислородной средой являются болота, в которых органика накапливается, медленно разлагаясь по второму механизму, — с выделением болотного газа. Продуктом такой переработки становится торф (если речь именно о болоте) или сапропель (в слое ила на дне водоёмов возникают схожие условия). Но болота и озёра существуют тысячами или десятками тысяч лет. Затем, гидрологические условия изменятся и слой торфа будет захоронен под наносами грунта.
За миллионы, десятки миллионов, сотни миллионов лет слой осадочных пород поверх слоя органики будет расти. А значит, к процессам подключатся температура и давление, которые сами по себе уже будут провоцировать разложение крупных молекул по бескислородному, — но уже не только, — сценарию. Чем сильнее сдавливается слой органических остатков, тем больше газов в нём будет образовываться, причём, часть высвободившегося водорода перейдёт в атомарную форму и начнёт восстанавливать минералы, отнимая у них кислород.
…По этой причине в буром угле много воды и «застрявшего» в твёрдом веществе — растворённого в нём — болотного газа. Да и просто песка. Характерной особенностью бурого угля, образующегося уже при погружении слоя остатков на глубину одного километра, является и большое количество лигнина, — «не переваренной», обуглившейся, но сохранивший структуру древесины. Последнее, само собой, только в случае, если в резервуар с остатками изначально могли попасть древесные стволы. И даже не учитывая минеральные загрязнения, — в болоте же не вся гряз органическая, — из углерода бурый уголь состоит только на две трети.
Образоваться бурый уголь может за несколько миллионов лет, но с таким же успехом возраст залежей может составлять 100 и 200 миллионов лет. Важны здесь условия хранения. Если залежь опустится на 3 километра, газ и вода будут в значительной степени выдавлены, реакции зайдут дальше, и доля высвобожденного углерода возрастёт. На глубине 6 километров, — что подразумевает длительный срок хранения, ибо давящий пресс должен сначала образоваться, а потом ещё и частично устраниться эрозией, — производится антрацит, в котором воды и газа нет в принципе, а количество чистого углерода превышает 95%.
…То есть, болота. И в связи с ними иногда возникает неправильный вопрос. Толщина залежей угля может достигать 800 метров, — бывают ли настолько глубокие болота? Не бывают. Особенно учитывая, что при образовании угля 800 метров продукта можно получить только из 8 километрового слоя остатков. Но залежь — одно, а пласт угля — другое. Угольные пласты, разделенные слоем породы и, располагаясь друг над другом, образующие залежь, только в исключительных случаях могут достигать толщины 1.5 метра. Залежь лишь предполагает, что болото в данном месте образовывалось множество раз, причём, — легко может быть, — даже не на продолжении одного геологического периода.
Но, кстати, о периодах. Как, опять-таки, известно, около 95% всех залежей каменного (не бурого, — бурый отложился позже, вплоть до кайнозоя) угля образовалось на протяжении каменноугольного периода. Болота появились в девоне — около 400 миллионов лет назад, — когда суша покрылась растительностью. Тогда — гигантскими папоротниками и плаунами. С распространением болот начался и процесс образования углей, продолжающийся (с перерывом в пермский период, вызванным истощением запасов углекислоты в атмосфере) до сих под с более-менее стабильной интенсивностью. В карбоне же, однако, произошло то самое событие, которое к истощению запаса углекислого газа и привело. Углерод из атмосферы резко ушёл в залежи.
То есть, всегда уголь образовывался одним — описанным выше — образом, но в карбоне — иначе. Болот тогда хватало, но попадание в них для органики не являлось необходимым условием консервации. Ограничивать доступ кислорода не требовалось. Наземные растения тогда изобрели лигнин — собственно, древесину, или же целлюлозу, укрепив, таким образом, стволы. Редуценты же, — грибы и бактерии, — долго не могли подобрать химический ключ к этому соединению. В результате, упавшие древесные стволы не гнили, а мумифицировались. Лес погибал, так как вместе с нетленными стволами из круговорота веществ изымался фосфор. Стволы заносились песком, на котором лес вырастал снова, — и пласт за пластом. Дело было 300-350 миллионов лет назад, так что, времени для превращения угля в каменный вполне хватило.
…Упомянутый же в заглавии докембрийский уголь, — просто открытие последних лет. Недавней ещё сенсацией стало обнаружение тоненького — с лист бумаги — пласта угля силурийского периода. А вот же, наука прошла дальше, откопав ещё и уголь эдиакарский. Аналогичный по происхождению более поздним богхеду или сапропелиту. Такие угли образуются из водорослей, в результате высыхания оных на берегу с последующим захоронением под слоями песка, или же при пересыхании водоёма с донным слоем органических остатков. Сверхдревние угли чрезвычайно редки, так как до выхода на жизни на сушу органика консервировалась иным «мокрым» способом — с образованием нефти. Однако, их образованию способствовало то, что ещё в силуре редуценты, готовые работать на суше, отсутствовали в принципе. Выброшенные на берег водоросли мумифицировались даже в присутствии кислорода.
источник: https://dzen.ru/a/Y2dONWy5pxGqHvBK
