煤到底是树木变成的吗?
煤是古代千百年来植物的遗体,主要的是树木,在地面上堆积而成的极厚的黑色腐植质,由于地壳的不断的变动,埋入了地下,经过长时间的地质作用下,长时间的与空气隔绝,并在高温高压下,再经过一系列的物理化学变化等因素,形成的黑色的可燃的沉积岩,这样就形成了煤。
在地球的历史上,最有利形成煤的地质年代,主要是晚古生代的石碳纪、二叠纪;中生代的侏罗纪;以及新生代的第三纪。
当我们在显微镜观察煤的断面时,我们可以明显的看到树木的年轮线,这就有力的证明了煤炭是由树木演变而来的。
一层层的煤炭,就是一层又一层的树木和植物的不断的堆积,又经过不断的地质的变迁,在不同的年代进入了地下,再经过不断的物理化学作用之下,变成了今天地下一层层煤炭的!
我们都知道,煤炭资源有“黑金”的美称。而且煤炭资源作为一种不可再生资源,它在工业领域具有极高的地位。煤炭资源能够冶炼钢铁、进行火力发电,还能作为供暖资源帮助人们度过寒冬。但是,煤炭资源也并非是在短时间内形成的,这种资源的形成往往需要极为长久的时间。所以,我们在使用资源时,还应当注重环境保护,为人类的长远发展做打算。
一、煤炭资源的形成过程经过相关研究表明,煤炭资源的形成与树木的高度并没有关系,它们是由千百万年前的树木植物的枝叶与根茎沉淀而逐渐形成的。这些植物的枝叶和根茎首先在地面堆积形成极厚的黑色腐烂物质,然后再随着地壳运动逐渐埋入地下。埋入地下之后,它们长期与空气隔绝,经过一系列复杂的变化形成了黑色可燃沉积岩,这也就是我们所说的煤。
所以说,并不是树木越高,形成的煤层就越厚。煤炭资源的形成的确与树木关系密切,但是它们也是在不断沉积的过程中,经过千百年的时间才形成的。
二、煤炭资源的开采与保护因为煤炭资源的形成过程比较长,所以,人们通常称他们为不可再生资源。正因如此,我们在开展煤炭资源的同时,也应该注重对煤炭资源的保护。只有我们开采资源有节制,人类才有可能长久地生存下去。所以说,在开采煤炭资源时,我们还应当注重环境保护,尽量做到安全开采、环保开采,还应当尽量避免因煤炭开采造成生态环境恶化的问题。因为生态环境是我们每个人赖以生存的家园,人们在追求经济效益的同时还应当保证我们的生存和长远发展。
煤炭被人们誉为黑色的金子,工业的食粮,它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。虽然它的重要位置已被石油所代替,但在今后相当长的一段时间内,由于石油的日渐枯竭,必然走向衰败,而煤炭因为储量巨大,加之科学技术的飞速发展,煤炭汽化等新技术日趋成熟,并得到广泛应用,煤炭必将成为人类生产生活中的无法替代的能源之一。
煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎,在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质,由于地壳的变动不断地埋入地下,长期与空气隔绝,并在高温高压下,经过一系列复杂的物理化学变化等因素,形成的黑色可然化石,这就是煤炭的形成过程。
一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。地壳下降的速度快,植物遗骸堆积得厚,这座煤矿的煤层就厚,反之,地壳下降的速度缓慢,植物遗骸堆积的薄,这座煤矿的煤层就薄。又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂,有一些煤层埋到地下更深的地方,有的又被排挤到地表,甚至露出地面,比较容易被人们发现。还有一些煤层相对比较薄,而且面积也不大,所以没有开采价值,有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。
煤炭是这样形成的吗?有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。一座大的煤矿,煤层很厚,煤质很优,但总的来说它的面积并不算很大。如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然椎积而成的,它的面积应当是很大的。因为在远古时期地球上到处都是森林和草原,因此,地下也应当到处有储存煤炭的痕迹;煤层也不一定很厚,因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质,又会被植物吸收,如此反复,最终被埋入地下时也不会那么集中,土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。
但是,无可否认的事实和依据,煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的,这是颠簸不破的真理,只要仔细观察一下煤块,就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹;如果把煤切成薄片放到显微镜下观察,就能发现非常清楚的植物组织和构造,而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西,有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。值得探讨的是它为何形成得如此集中,而且又是那么如此的优质呢?
记得上小学的时候,我家住在离城不远的乡村,每当盛夏雨季来临时,一场暴雨过后,村子中央就会出现一条湍急的“小溪流”,我们许多小朋友就会跑到那里面去嬉戏,那小溪流也会因暴雨停止时间的延长,而变得越来越小,最后干涸。但在没有断流之前你会发现,很多水流处却被冲下来的木棍儿、杂草等漂浮物堵塞,形成一个个小的水坎儿。为了能让水流通畅,我们不时地把那些小水坎扒开,有的时候也会借此筑起一道小溪上的“堤坝”。既便是现在居住在城里,一场暴雨过后,街道上很多地方也会出现各种各样的漂浮物截住了水流,堵塞了下水道口,而且很多漂浮物又被集中地滞留在一个地方的现象。
小巫见大巫,由此我们便可以推断出煤炭的形成可能与洪水有直接关系。如果没有洪水那样强大的力量和搬运的功能,煤炭的形成绝对不会那么集中,也不会那么优质。
我们可以设想一下,在千百万年前的地质历史期间,由于气候条件非常适宜,地面上生长着繁茂高大的植物,在海滨和内陆沼泽地带,也生长着大量的植物,那时的雨量又是相当的充沛,当百年一遇的洪水或海啸等自然灾害降临时,就会淹没了草原、淹没了大片森林,那里的大小植物就会被连根拨起,漂浮在水面上,植物根须上的泥土也会随之被冲刷得干干净净,这些带着须根和枝杈的大小树木及草类植物也会相互攀缠在一起,顺流漂浮而下,一旦被冲到浅滩、湾叉就会搁浅,它们就会在那里安家落户,并且象筛子一样把所有的漂浮物筛选在那里,很快这里就会形成一道屏障,并且这个地方还会是下次洪水堆积植物残骸(也会有许多动物的残骸)的地方。当洪水消退后,这里就会形成一道逶迤的堆积植物残骸的丘岭,再经过长期的地质变化,这座植物残骸的丘岭就会逐渐地埋入地下,最后演变成今天的煤矿。
那么也许有人会问,1998年中国遭受的一场罕见的水灾,为何没有出现这样的情况呢?我认为,那是因为中国目前的森林覆盖率很低,而且有森林的地方多在高海拔地区,在平原到处是粮田,几乎到了没有什么森林可淹的境地,只不过是淹没了一些农田的防护林,并且农田防护林的树木很稀少,而且树木的根须又十分的发达,抓地抓得十分牢固,短时间的浸泡、冲击不会造成多大危害。而森林中的树木就不同了,很多树木都挤在一起生活,它们为了吸食太阳的能量,拼命地往上长,根须并不发达,一旦一处树木被洪水连根拨起,就会连带成片的树木被洪水毁掉,就如同放木排一样,顺流漂浮而下,势不可挡,最后全部堆积在一个地方。
另外,由于人类对大自然认识的增强,抵御突发性自然灾害的能力不断提高,兴修水利,筑起坚固的堤坝,加固江堤、河堤,大大地减缓了凶猛洪水的冲击力,泛滥的现象少了,甚至乖乖地听从人类的召唤,并把凶猛的洪水变成了电能、动能、热能,造福于人类,服务于人类社会。
不仅洪水有搬运动植物这样的能力,而且潮汐、台风、海啸也具备这样的能力。由于地震、火山喷发等因素引起的海啸,可以使海浪掀起三、四十米还高,并且在顷刻之间把一个岛屿上的动植物扫荡一空;把海岸线附近的一切生物全部洗劫。
再者,地球表面上的物质不可能永久的一成不变地等待着地球进行沉降运动的,而且地球表面上的物质是在不断地循环流动着的。因此,“水灾说”是使煤炭形成得如此集中、优质,还是有一定的道理的,是有说服力的,也是能够令人信服的。
地球表面上的物质不可能永久的一成不变地等待着地球进行沉降运动的,而且地球表面上的物质是在不断地循环流动着的。因此,“水灾说”是使煤炭形成得如此集中、优质,还是有一定的道理的,是有说服力的,也是能够令人信服的。
煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的,这是颠簸不破的真理,只要仔细观察一下煤块,就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹;如果把煤切成薄片放到显微镜下观察,就能发现非常清楚的植物组织和构造,而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西,有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。值得探讨的是它为何形成得如此集中,而且又是那么如此的优质呢?
由于古代的在植物大量沉积,被深深的埋在地层下,受到高压和高温,经过几亿年的时间,变成煤炭
煤矿和其它矿一样,是层状的,且不是到处都有,如果是地表植物积聚而成,则不会那么集中,应该到处都有,所以我认为,书上所说的不对。碳元素是地球故有的,地表的碳大部分以化合物形式存在,地心的碳以单质形式存在,地心的碳向地表喷出时,一部分为钻石,一部分为石墨,大部分为煤(不同条件下形成不同的物质),和其它大部分矿的成因一样。
植物当被压在地下,在长时间的缺氧高压的条件下便会形成煤。
石炭纪地球植物大繁盛,为煤的形成形成的强大的物质基础,后来的造山运动为煤的形成提供了外部条件。经过常年累月,便有了煤。
首先,煤都是植物尸体变成的。
这一点已经毋庸置疑,是全世界所有科学家或生物学家的共识,也有足够的证据。这些证据包括分析煤的成分和植物成分,它们都是由碳、氢、氧、氮、硫、磷等元素组成;在成煤或者尚未成煤正在成煤的矿藏中,都有植物留下的各种化石或尚未变成化石的证据。
当然这种变化不是几年几十年几百年变成的,而是经过亿万年的地质沉降和变迁形成的。根据科学研究,地球成煤期主要有三大年代。
一个是古生代的石炭纪和二叠纪,也就是距今约3.6亿年到2.9亿年这段时间,总长约7000万年。那时的气候温暖潮湿,大地遍布沼泽,陆地出现了大规模森林,主要是孢子植物,形成的煤种主要为烟煤和无烟煤。
二是中生代的侏罗纪和白垩纪,也就是约2亿年前到6600万年前这段时间,总时长约1.34亿年。这段时间的植物主要是裸子植物,形成的煤层主要为烟煤和褐煤。
三是新生代的第三纪,也就是约距今6500万年前到260万年前,总时长约6240万年。这段时间的植物主要是被子植物,形成的煤层主要为褐煤和泥炭,还有部分年轻烟煤。
从以上成煤期可以看出,煤炭的形成是一个长期过程,时间越长煤炭的质量才越好,最短时间也有几百万年,但得到的是还没有形成煤的泥炭。
其次,煤层的厚度与树木高低无关
9米厚的煤层或更厚的煤层,与树木高低完全没有关系,而是与古代成煤时期的植物多少有关系。9米厚的煤层根本不算什么,全球最大煤田是位于美国东部的阿巴拉契亚煤田,延伸总长度达1250千米,宽度达到300千米,煤层厚度达到500~900米,分布面积达18万平方千米,总储量约3107亿吨。
中国是世界上煤炭产量最大的国家,据2020年数据,产量达39.02亿吨,占世界总产量的51%,印度、印尼、美国、澳大利亚名列第二到第五位。但中国煤田没有老美的大,最大最厚的煤田为内蒙古胜利煤田,总长约45千米,宽约15千米,探明的总储量为159.32亿吨,煤层厚度一般在200米以上,最厚处达到400米。
所以,煤层厚度完全与植物的高度无关,而是与植物尸体的数量以及堆积厚度密切相关。很多朋友或许会疑惑,怎么会有这么多植物,堆积这么厚形成煤层呢?
如果按照我们现在的地球样子,当然很难形成这样大的煤层了,这是因为有了人类以后,大自然完全被破坏了。而在远古时期,气候温润,植物自由自在的生长,陆地几乎都被森林植物覆盖,每一个成煤期又经历数千万年甚至上亿年的新老更替,这些森林一代一代死亡后形成的腐殖质积累,堆积起来当然就很厚了。
所谓成规模煤层都带有倾角,这个说法并不准确
自然形成煤层完全水平状本来就不可能存在,但大致水平的煤层还是很多的。煤层之所以都有一定的倾斜甚至倾斜角度很大,是因为这些煤层都经历了数千万年乃至数亿年的地质变迁,地质沉降等板块变化和造山运动,让这些煤层随着地质变化,这是很正常的。不要说煤层,就是任何一个矿藏和岩石层都是一样的。
煤炭是不可再生资源,要合理开发利用
植物遗体要变成煤炭,需要经过复杂的地质变化。首先在地表常温常压下,植物遗体堆积在停滞的死水中或沼泽中,经过泥炭化或腐泥化作用,渐渐变成泥炭或腐泥;然后随着地质变迁,盆地基底下沉到地下深处,经过成岩作用转化为褐煤;随着地层深处压力和温度的逐渐增高,经过长期转化才逐渐变成泥炭-褐煤-烟煤至无烟煤。
这个过程最短需要数百万年,甚至数千万年乃至数亿年,时间越短的煤层质量和效能就越差。人类经过数千年,尤其是工业化以来的数百年,对自然资源的破坏性掠夺,已经不可能形成远古时期那种成煤条件了,人类也没有几亿年的时间来等待新的煤层形成了,因此现有的煤炭资源,挖出一些就少一些,是不可再生资源。
经过几百年肆意无序开发,煤炭资源越来越枯竭,而且煤炭的直接燃烧获取的经济效能极低,且污染大,是导致温室效应的主要来源。因此,如何合理开发利用煤炭资源,已经成为世界各国的重要课题。
减少煤炭资源的浪费和消耗,主要有两大途径:一是尽量开发利用环保新能源,替代煤炭等化石燃料。如利用风能、水电、太阳能、核能等清洁能源,都将越来越多地替代化石能源;二是深加工转化利用煤炭资源,如通过炼焦、气化、低温干馏、加氢液化等工艺,拓展煤炭的用途,或让其转变为更高效清洁的能源。
就简单说这些,不知说清楚了没有?欢迎讨论,感谢阅读。
九米厚的煤层是多高的树木变成的?成规模的煤层为啥都带倾角?
煤就是植物变的,当然这个植物不只是高大的乔木,当然还可能来自灌木的木本与草本植物,它们吸收大地的养分和水分,结合阳光固化了大气层中的碳,变成了复杂的有机物,最后在漫长的地质化学作用中变成了煤炭!
植物到底会经历什么样的过程,才能变成煤炭?
石油是无机成因还是有机成因到现在还在扯皮中,尽管石油的有机成因已经成为主流说法,但由于石油和史前有机物相差实在太大,因此怀疑的人还不在少数,甚至还包括极少数科学家!
但煤炭的成因很早就形成共识了,道理很简单,我们可以在煤炭中发现煤化的植物化石,不只是化石,而是煤化的化石,从这个角度来看,煤炭就是植物变的,这个科学道理连肉眼都可以分辨!成煤的两个阶段:
第一阶段是泥炭化阶段
这个阶段是在常温与常压下,堆积在停滞水体中的植物经过腐泥作用或者泥炭化作用,变成腐泥或者泥炭的阶段,这个阶段的植物已经经过分解和化合,最后才形成泥炭或者腐泥,此时的泥炭和腐泥含有大量的腐殖酸,和原来的植物成分上已经有了很大的不同!
西伯利亚苔原或者欧洲很多沼泽都有泥炭层,从很久以前起泥炭沼泽附近的居民都知道可以作为燃料使用,因此很多当地居民有将泥炭掘回家当过冬的燃料!
可做燃料的泥炭
这些泥炭沼泽的PH值很低,所以欧洲沼泽发现过很多沼泽木乃伊,比如著名的图伦男子!而2020年发生的北极圈内火灾,也烧到了泥炭层,这个类似于煤层燃烧的火灾,可以在地下潜伏燃烧很久,一直到某个时刻露头重新形成大火!
泥炭沼泽木乃伊
泥炭层发生的大火
第二阶段是煤化阶段
这个阶段是泥炭或者腐泥因地质变动被深埋时,由于压力的作用,经过成岩过程转化成褐煤,当温度和压力继续身高时会转变成烟煤和无烟煤,这个阶段以物理化学变化为主,这个阶段也称煤化作用。
褐煤中的植物残片
煤炭
其中煤化作用包括成岩和变质作用两个过程,前者主要以压力为主,泥炭会在压力作用下紧实,会经历脱水、固结成为褐煤;后者则主要以温度为主,在压力辅助下,褐煤转变成烟煤和无烟煤直至超无烟煤,变质作用继续会形成半石墨和石墨!
笔者老家就有一处还没有煤化的褐煤露头点,原本以为会成为煤矿大肆开采,结果经过评估后认为没有开采价值,据说有几个原因,首先是煤化不够,其次是灰分太高,简单的说就是夹杂了石头太多了!
煤层
植物变成煤炭的比例大概是多少?也就是多少植物能变成多少煤炭?
煤炭中除了烟煤和无烟煤等区别外,灰分比例是煤炭等级的重要指标,最好的煤灰分比例很低,可以低至1%,如果灰分比例高于40%,那么就无法称之为煤了,只能叫炭质泥岩,或者高碳泥岩。
植物状态到煤炭状态的比例很难评估,不过我们可以从几个侧面来看看大概是多少交换比:
从燃烧值和密度比例可以做个简单的比较,标准煤的热值为2.93 10^7焦/千克,木材的热值取1.26 10^7焦/千克,标准煤是木材的2.33倍,而煤炭的密度差异比较大,褐煤相对密度小于1.3吨/立方米,烟煤为1.3 1.4吨/立方米,无烟煤为1.4 1.9吨/立方米,我们取值1.5吨/立方米,木材密密度跨度从0.35~0.95吨/立方米,我们取值0.5吨/立方米
那么两者总差距大约为7倍,也就是一立方米煤炭至少需要7立方米木材来转换,而且还不包括转换过程中的损失,那么从本案中9米厚煤层至少也需要63米厚的木材堆积腐化后才能形成,看起来是一个好恐怖的数字不是吗?
但其实这并没有什么,我们在森林中步行时会发现有一个非常厚的腐殖质层,这一层就是森林中大量的落叶和枯枝等形成,而煤炭需要从能形成泥炭的地方开始,这些区域营养丰富,水分充足,而且时间可以是百万年的加持,所以原材料并不是什么大问题!
煤炭形成后的地质运动
泥炭沼泽都是水平沉积的,但成煤后的煤层大都是倾斜,当然也不排除水平煤层,这和成煤后的地质运动是有关的,我们知道普通的地面都会因多种因素沉降,而地球在长期的演化中出现一些变化也是非常正常事情!
毕竟只有在完全没有干扰的情况下才会形成水平煤层!
煤是植物埋在地上形成的。
我是支持这个说法的。除了地质科学家们在煤里发现树叶外,媒在未被损坏原形竟止壮态时。能看到树杆的形奘,继便经历了从运输到加工的过程中。只要仔细观察。任然可以看见树杆的纹路。至于优良煤层几十米厚,也有它的道理?因为古代地球植物环境与今天是不同的。它没有被人类破坏。非常旺盛。高大的树林普遍性的生存。当地壳运动掩埋时。有些地方一次被埋的很深。然后又继续生长。在通过地壳运动而再次掩埋。就会形成层极煤。继一层煤一层土石。但也有一些森林所在位子特殊。地壳一次运动不会将树木埋的很深。结果一次又一次的从生长到掩埋,而未形成层极煤。而是特大煤矿。更重要的是。越是地壳活动平凡的地方。植物更有利生长。形成高大树木林。从而形成数十米的煤层。比如露天煤矿。挖地三尺就能见到煤。这也推翻了所为煤必需深埋的说法。
在现实生活中。也有很多事实来说明煤和一部份天然气是植物形成的。比如我们这里原来有个砖厂。老板就用堆放仅仅存放二十几年的垃圾当榞料。烧砖。他将垃圾与土混在一起做成砖。一开始只用木村和煤将其引烧。就不再用煤。由于砖里混合作垃圾。它自身的能量继续燃烧。将砖烧成火砖。那么为什么老板要用垃圾作榞料呢?就是因为垃圾里含有木材。在堆放过程中半腐蚀。一部份化成天烧气。被垃圾管理人员抽出燃烧掉。一免发生爆炸。而另一部份能量保留下来形成可燃物。这个道理和煤的形成是一个道理。只是垃圾中的植物比交小。不能像森林一样形成煤矿。但垃圾并没深埋。因此。那些说植树必需深埋否则会腐蚀到无法形成煤。是没有道理的。因为植物堆放在一起。遇湿发孝后。产生热量。当热量将水份蒸发掉就会停止腐蚀。从而不至让植物完全因腐蚀而完全分解。我们用植物烧炭其实也是这个道理。
煤炭是远古植物形成,这一点并没什么疑问,因为在各个地质年代的煤炭层中发现了大量的植物化石,比如我国的华北以及西北与东北地区的早白垩纪煤层中,发现了大量的松柏类植物花化石,另外在大别山、秦岭以及昆仑山以北的煤层中真蕨类与银杏纲植物居多,另有大量的苏铁纲、楔叶纲等中侏罗纪时代的植物!而准噶尔盆地的煤矿也是中侏罗纪时代,与秦岭与昆仑山一带的蕨类植物化石等有相当的雷同!
一、煤炭是怎么形成的?
煤炭一般有高等植物形成的腐殖煤和低等植物的腐泥煤,当然还有两类混合煤与残殖煤等几种,其中腐殖煤的比例是最多的,现有蕴藏量比例超过95%!我们就简单说说腐殖煤的形成!
远古时期的高等植物死亡后,如果堆积在空气不足的沼泽中,将会产生不完全氧化作用,随着不断堆积将完全隔绝空气,随着本身的厌氧细菌的分解,植物开始脱水、去羧基(-COOH),释放出二氧化碳、甲烷等气体以及排出多余水分,使残骸的碳含量相对增高,氢氧成分减少,成为一种凝胶状物,就是俗称的泥煤!
如果此时再次沉积或者因地质运动下沉,这些泥煤会被堆积层压实、失水以及老化硬结形成含碳量高,氢氧含量比较低的褐煤!如果此时沉降更深受到几千甚至几万个大气压,在200℃的高温作用下形成烟煤和无烟煤!
二、石油的形成
从现代石油成因理论来说,一般都普遍支持有机成因,当然也有部分理论支持无机成因,我们来简单了解下两者的差异!
一、有机成因
沉积的生物有机质在生物化学的作用下形成石油的早期中间物质-干酪根,随着地质运动,埋藏加深,干酪根逐步发生催化裂解和热裂解形成原石油!再经过地质作用最终形成具开采意义的油藏!
从有机成因来说,我们的石油将会越来越少!毕竟大自然的积累是有限的,人类无节制的开采使用,终有一天将会将地球上数十亿年积累的太阳能(有机物都来自于光合作用,动物也间接来自太阳能)消耗一空!
2、无机成因
比如化学家门捷列夫就认为油气是无机化合物经复杂地球物理化学作用形成,很有可能来自于地幔的无机成因!如果真是无机成因,那么油气从另一个意义上也许是“无限的”,而且油田分布将会形成新的理论!
有机成因的证据:石油馏分具旋光性,这是生物有机质普遍具有的旋光性!另现代的沉积物都发现有构成类似早期烃类化合物!
无机成因的证据:碳氢沉积物在地球早期即形成,比如在科拉深钻孔底部就发现大量的氢沉积物!并且又发现已经开采过的油田又有油流入,似乎从有机成因上有些难以解释!
不过无论是无机还是有机,有一点倒是大家都统一意见的,即过多的燃烧石油会造成空气污染,无节制的排放将会造成全球温室效应,未来地球气候极端化发展也许指日可待,甚至已经在发生!因此从这点上来看,即使无限时候人类仍然得有限使用,核聚变电站还是得研制,要不然总有一天地球将不适合人类生存!
煤炭与我们日常生活密切相关,人们都知道煤炭是由树木形成的,那么,煤炭是由哪些树木形成的呢?
煤是黑色固体矿物,主要成分是碳、氢、氧和氮。煤是由一定地质年代生长的繁茂植物,在不透空气或空气不足的情况下受到地下的高温和高压而变质,逐渐堆积成厚层,并埋没在水底或泥沙中,经过漫长地质年代的天然煤化作用而成。因此可以说,煤就是植物化石。在各地质时期中,以石炭纪(距今约3.5亿年)、二叠纪(距今约2.7亿年)、侏罗纪(距今约1.8亿年)和第三纪(距今约0.7亿年)造煤最多。参加石炭纪造煤的植物主要是沼泽森林的建群种,有高达30~40米的蕨类植物鳞木、印封木、芦木以及窝木、树蕨等,一些早期的裸子植物如种子蕨、科达树也加入这个阵营。
科达树
鳞木
芦木
科达目植物是早石炭纪到晚二叠纪的高大乔木,是主要的造煤植物之一。科达树是高大乔木,树干很直,有的种类有20~30米高,直径也在1米左右,上部分枝很多,形成树冠。根和茎的次生木质部很发达。叶单生,带形或舌形,最长的不过1米,螺旋状排列在枝上,叶脉多在基部分叉。孢子叶穗着生于退化叶的短枝的顶部,单性,雌雄同株或异株,小孢子叶穗都很狭长,分别组成分散的“花序”。花粉粒扁平,风媒传播。种子扁平或具翅。木质坚硬。管胞具多裂的具缘纹孔,孔膜简单,没有形成孔塞。科达目可能是种子蕨的后裔,也有人说是从前裸子植物进化而来的,到二叠纪晚期基本灭绝。银杏植物和松柏类植物是科达目的后裔。在侏罗纪和早白垩纪的时候北半球有大片的松柏森林,遗体堆积,炭化成煤。在我国西北、东北和华北地区侏罗纪—早白垩纪的煤层中,就有大量的松柏类植物的木材遗体。在大致以昆仑、秦岭、大别山一线以北的中国北方地区,早、中侏罗纪含煤地层十分发达,盛产植物化石。经过数十年的研究,该地区早、中侏罗纪植物群的基本面貌已经比较清楚,即以真蕨纲和银杏纲占优势,并有较丰富的楔叶纲、苏铁纲和松柏纲。其中真蕨纲以蚌壳蕨科、紫萁科和大型的枝脉蕨为主,并出现少量双扇蕨科、马通蕨科、合囊蕨科等植物。银杏纲中的Ginkgo,Ginkgoites,Baiera,Phoenicopsis和Czekanowskia等大量出现,并有相当的分异度特点,被认为是主要造煤植物。新疆准噶尔盆地是重要的煤炭产地,源于天山的玛纳斯河将山体切割成几十米深的巨大沟谷。在距今1.6亿年前的中侏罗纪,这里的气候温暖湿润,地表河湖纵横,蕨类、裸子植物等繁茂生长。在煤田深处常见的是蕨类和裸子植物化石。蕨类化石主要是有节类的新芦木、紫萁科的拉发尔蕨、蚌壳蕨科的锥叶蕨和分类地位不明的枝脉蕨等,现在它们都已经灭绝。裸子植物化石主要是银杏、茨康叶以及松柏类的枝条、球果等。
昨天看了一个煤炭形成的科普动画片,看到下边好多人评论怀疑这一说法,甚至抨击说是专家在胡说,那今天我就以我所学给大家浅显的释一下疑。首先好多人怀疑的观点主要是,认为现在有的地方发现的煤层很厚甚至几百米上千米,古代哪有这么多植物去堆积这么厚的植物层,那得多长时间,还有有的地方地下煤多难道以前就算是森林覆盖,为什么其他地方就一点没有?
回答这些疑惑之前我先给大家一个概念那就是如果地球形成时间46亿年比作一天24小时的话,煤的形成时间大概在下午几个小时内,人类在地球上诞生存在的时仅相当于接近午夜零点的那最后一秒钟,也就是一眨眼的时间。所以以人类仅有的一秒钟认知时间去怀疑过去几小时内发生在地球上的演变过程绝对是井底之蛙中的井底之蛙。这也就回答了有些网友怀疑的植物堆积的时间问题。
接下来回答网友关于煤层厚度及植物数量的问题,网友提出的几百米煤层的问题是你理解有误,几百米厚的煤层并不是全部是煤,中间必定会夹杂一定层数厚度的岩石层或煤矸石层,只是相对于岩层与煤矸石层的厚度相对几百米总的煤层厚度来说占比相对较小,干过煤矿的人都知道就算几米后的煤层中也会夹杂一层或多层一定厚度的煤矸石,岩层与煤矸石层的存在正好说明了古代植物堆积由于自然和地质变化并不是一个连续的过程,中间或许会有好长时间由于各种变化或被其他泥沙等堆积覆盖形成相应岩层,也就是煤层中的夹矸层。
接下回答网友关于植物数量的问题,煤的形成在地质年代史来说大概在二叠三叠侏罗纪等也就是距今两三亿年到几千万中间的时间。经历了地球上第三次也就是二叠纪生物大灭亡(据考证也与星体撞击地球有关,科学家近些年在南极冰层下发现了直径500公里的陨石坑,比恐龙灭绝的撞击地球的小行星直径大的多),地球上近百分之八十的生物灭亡了,地球又经历了几十万年的沉淀变化,地球气候与之前的干旱炎热变得截燃不同,形成了特别温暖湿润的雨林气候,远古裸子植物迎来了大爆发也就是各种高大的树木,下边是那个时候的树木化石
下图是现今地球上存在的那个气候遗留下来的古老植物树种
你们以前的时候更适合这些物种生长,他们得有多高大,而且之前到处是这样高大的森林。你们可以想象下恐龙生活的时代动物长那么大就知道植物有多高大茂盛了,如果不是那样从食物链的角度讲怎么能满足那样巨大体型动物的存在。
最后煤炭的形成并不是植物简单埋入地下就形成的过程,是植物根茎死亡后腐烂堆积形成腐质层,又海相陆相不断淤积的泥炭化过程深埋地下,又经过各种地质变化火山地震等泥炭在地下被压实经过地温等因素发生了一系列的物理化学变化最终形成了煤炭,这也是一个非常复杂和漫长的过程一两句话根本无法说清楚。
在这一过程中埋入地下早的形成了现在的无烟煤煤种质地坚实,含水分硫分挥发份较少价值高,后来的分别是各种烟煤煤种最年轻的是褐煤煤种,大概在几千万年前形成。
而且在这几亿年的地质作用下有的被埋入地下的煤层又被地质褶皱隆起抬出地面最终风化消失了,有的被埋入更深的地层我们目前还没有探明。近些年关于石油科学界又提出了一种新的非生物质形成学说有待进一步科学探究,但关于煤炭的形成目前科学界还没有任何怀疑学说,虽然几亿年前的地球历史不可能有人真实见过,但地质学家的推断都是有相应的地层表现岩层化石证据,通过同位素的鉴定可以大概推断他们所处的年代,并形成科学的理论学说,并不是某些不学习不读书的评论者随口就可以怀疑的。文中有关叙述不准确的地方,欢迎了解的朋友加以批评指正。
不谈化石成因,在这里我只讨论化石形成之后的成分。
硅化木和煤其实都是植物的化石,只不过多数硅化木是以二氧化硅为主要成分的化石,煤是以碳为主要成分的化石。植物化石还有别的成分的。
我曾经在一处溶洞内发现过一些树木化石,地质资料里显示那一带是二叠系、海相沉积,可我发现的化石是典型的陆生植物,并且是被子植物中相当进步的类型。很显然,这个化石是后期形成的,也许是被某次岩崩掩埋的树木。
这些化石我测试了一下,成分是碳酸钙,在树干的某些位置还能看到方解石结晶。道理很明显,被石灰岩掩埋,当然形成的化石成分是碳酸钙。
相信形成硅化木的那些树,当初多半是被石英砂或硅酸盐矿物掩埋的。
煤炭的成分,主要就是碳,这意味着形成煤炭的环境,除了水、温度、压力等等各种条件以外,还有一条特别关键:周围都是碳/有机物,从而能很好地隔绝硅酸盐等无机成分的侵入。
周围都是天然的碳不太可能,但周围都是有机物是可以有的:在静水的沼泽区,由流水带来的泥沙很少,沉积物基本都是植物,树(草)A被树(草)B埋了,树(草)B又被树(草)C埋了,树(草)C被树(草)D……这样层层叠叠的植物,处于中间的那一部分,是没多少机会接触到石英砂硅酸盐碳酸盐什么,其在还原过程中形成的碳也就没机会被无机矿物替代,那只能形成一大块的碳了,也就是煤。
你可以发现只由一颗树形成的硅化木,可是你听说过只由一棵树形成的煤炭吗?
其实你的问题说明本身就已经揭示了答案:“煤炭是古代植物大量死亡、沉降堆积后形成的化石能源,硅化木则是古代树木死亡后在地层里演变形成的珍贵观赏石。”
注意煤炭那一句里面的“大量”二字。