煤層厚達1千米,延伸上千公裏!地球最大煤田是植物形成的嗎?

森羅萬象籍 2024-05-13 08:16:52

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綜述

美國是一個國土遼闊,資源豐富的大國,擁有無比豐富的煤炭資源。東部地區的阿巴拉契亞煤田是世界煤炭産量最大的煤田。其縱跨東部9個州區,綿延長達1200多公裏,煤層最深厚度達1000米。

根據衛星數據顯示,阿巴拉契亞煤田的煤炭儲量達3168億噸,該煤田自1750年開始開采,每年可産煤4億噸,如今依然未有枯竭的迹象。如此巨量的煤炭資源,難道真的是史前植物生成的嗎?

阿巴拉契亞煤田

阿巴拉契亞煤田呈現出一個長約1200公裏、寬50到300公裏的長條形狀,其有效煤炭儲量達18平方公裏。這片煤田從美國東北部的緬因州一直延伸至東南部的喬治亞州,橫跨9個州區。

該煤田最厚處達到1000米,每年可産出煤炭4億噸。此外,煤田的分布結構非常有利于開采。99%的煤層幾乎是水平狀的,平均厚度只有1.7米,使得開采工作更加便利。

由于煤層相對較淺,平均開采深度只有70米,甚至有些地方可以直接進行露天開采,這進一步降低了開采成本,避免了礦井開采的風險。

整個煤田有20多層可采煤層,産出的煤炭種類很多,其中褐煤占0.7%,煙煤占92.5%,無煙煤占6.8%。因爲地理位置優越且開采方便,因此這裏也是美國最早開采的煤田,自1750年在弗吉尼亞州正式展開開采。

1970年之前,煤田産出的煤炭産量一直占到了整個美國的70%,之後雖有所下降,但一直保持在50—60%之間。在煤炭資源的推動下,這一地區的鋼鐵,機械,化工等多個工業部門蓬勃發展,如今已成爲美國重要的工業區之一。

煤炭的形成階段

地層中煤炭是史前植物殘骸經過千百萬年漫長的變化形成的,如今地層中煤炭形成的年份主要是石炭紀,二疊紀和三疊紀,其中石炭紀生成的煤炭占到了一半以上。

石炭紀早期,陸地面積不斷擴大,植物逐漸適應陸地環境,各種植物發展日益繁盛。三疊紀晚期和侏羅紀早期,全球氣候逐漸濕熱,植物生長範圍大大擴展,進一步形成了大量的煤層。

地層中煤炭形成大致可分爲3個階段。

第一階段,物理堆積。植物死亡後,大量遺骸在原地堆積。或經過流水和風的搬運作用,彙集在某一地區,如河流下遊,三角洲淺水盆地,並在隨著時間的推移逐漸形成沼澤。同時砂石土壤物質也在此堆積,和植物遺骸形成新的岩層。

第二階段,生化分解。在各種厭氧和喜氧微生物的作用下,植物遺骸被分解破壞,並形成新的富含碳氫元素的有機化合物,形成含碳量遠高于植物的泥炭腐泥。

生物作用進行的同時,化學作用也開始進行。微生物分解産生的有機化合物進一步對植物遺骸進行分解,在化學作用下分解合成新的穩定化合物,如腐殖酸和瀝青質等。

如今有的地層中泥炭形成的年代比較晚,可以明顯地看出有植物腐敗的痕迹,並有進一步向化石能源轉換的傾向。其年代愈久,泥炭的成煤化程度就越高。

第三階段,擠壓成煤。地層中的泥炭在長久壓力的作用下,逐漸轉化爲具有生物岩特征的褐煤。隨著時間的推移,地層中的褐煤在壓力和高溫下持續被脫水,分子結構中的含氧官能團大量失去,其結構進一步穩定。在此過程中,褐煤逐漸向煙煤和無煙煤轉化。

煤田的成因

面積廣闊的阿巴拉契亞煤田的必然經曆了無比長久的形成過程。相關研究發現,該煤田形成于3.6億年前—2.9億年前的石炭紀,那時的地球濕潤多雨,植被生長繁茂,可謂是屬于植物的大繁榮時代。

石炭紀的植被主要以蕨類,石松類和早期裸子植物構成,這些植物在適宜的環境下不斷生長,形成了大片的沼澤和森林。

植物死亡後,它們逐漸堆積並在濕潤的環境下形成大片的沼澤。石炭紀時期,地球缺乏足夠種類的微生物,這導致分解速度相對較慢,尤其是木質素等難以降解的成分更難被分解。

在沼澤中堆積的植物遺骸未能完全分解,在地質作用的影響下逐漸形成了厚厚的有機質層。這些有機質層沉積在地下,經曆千百萬年的高溫高壓作用,逐漸形成了煤炭。

按照煤炭的煤化程度從高到低可分爲無煙煤,煙煤,褐煤以及泥炭。阿巴拉契亞主要盛産煙煤,石炭紀時期這裏地勢較低,氣候溫暖濕潤,存在著大量的蕨類植物。植物死亡後的遺骸堆積于此,爲煤層的演變提供了條件。

據地質學家推算,史前堆積的植物遺骸,每年大約可以形成0.01毫米的沉積物,這個速度相當緩慢。但石炭紀距今已有3億多年之久,在如此大的時間尺度下,阿巴拉契亞形成上千米厚的煤層也就不足爲怪了。

結尾

阿巴拉契亞大型煤田的形成,是時間與環境相互作用的結果。千百萬年的歲月裏,地質作用將這些有植物遺骸形成的機質層一步步轉化爲了煤炭。如今煤田內豐富的煤炭資源,不僅是工業燃料,更是地球古老歲月的見證。

如今煤礦開采,燃煤發電等活動帶來的環境汙染和氣候變化等問題,已經日益凸顯,人類更應當以更加珍視的態度看待煤炭資源,只有更好地平衡經濟發展和環境保護的關系,尊重自然規律,在合理的前提下利用資源,才能實現地球生態和人類文明的可持續發展。

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森羅萬象籍

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