我们都知道,煤炭是一种化石燃料,一种广泛存在且蕴藏非常丰富的能源资源。
然而这些储量丰富的煤炭不是一下子就地球上形成的,它是在地质年代极其久远的时期形成的,这其中还隐藏着关于古代地球环境、气候、生物等信息。
那么煤炭究竟是如何形成的呢?
又为什么可以形成上百米乃至上千米的厚煤层呢?
那么古代地球上真的有足够多的植物遗迹会不断堆积从而形成厚厚的煤层吗?
煤炭形成过程。煤炭的形成过程归根结底仍然与植物有着极其密切的关系。
在生活在地球上的漫长岁月中,古代高等植物靠进行光合作用将二氧化碳和水分解成氧气和有机物质,再将有机物质聚合形成自己的组织结构。
在高等植物死亡后,遗骸中携带的有机质会被地下水中的生物介质所分解,然后释放出部分需要的能量,其余则固定成沼气、煤气等物质。
这些终归在一定条件下形成了大部分燃料。
但煤炭的形成过程与此又有所不同。
因为煤炭内并不仅仅是蕴含着高等植物的遗迹,还有更为古老的植物遗迹,这种植物与现在的高等植物有着比较大的差别,体型比较小,关键这种植物没有比较发达的细胞壁,只有用肉眼都能看出来的细胞器的细菌形态的细胞。
这种植物的过程也和高等植物有所不同。
首先,因为古代地球时期二氧化碳浓度较高,大多数地区气温较高,湿度较大。
这对这种细菌形态的植物来说其实生存条件非常不错,于是它们就会经过繁殖,在适合的环境中不断的扩张。
然而它们却遭遇到了一个困难,那就是生长的地方,当生长到一定规模后,由于地球上生物的基本规律,食物一定是有限的。
但是周围却又没有比较丰富的营养物质,所以才会有一种情况,那就是这些细菌形态的植物腐蚀掉了它们自己生长的地方,也就是腐蚀掉了自己原来的尸体,然后就能释放出原本固定的有机物质,这样就能继续保持自己生长的能量。
这种植物的这种行为还是有着很大的差别与高等植物,后者会尽可能的将这些物质固定在自己身体中,这就是它们体型粗壮的重要原因。
然而这种反复腐蚀又发生的差异也是非常有意思的,一是随着这些物质的腐化,所释放出来的能量也会越来越少,能不能继续生长就会被限制。
二就是在这个过程中,生长的地方被腐蚀掉,同时它们的生理活动必定都已经停止,这样就会使得周围的光合作用细菌的数量也减少了,生物量减少了,于是这种环境就不再适合光合作用细菌的生存了。
这样,当然就不足以支持它继续生长下去了,于是它就会死亡。
这样,如果经过很多代的改变和适应,这些光合作用细菌的后代就会成为其他类型的细菌。
但它们原来的遗骸就会继续存在,并且不会受到进一步腐蚀了。
于是就会发现,这些植物的细胞器数量越来越多,后面细胞壁就会逐渐的增加,于是最终就形成了古代的藻类植物和蕨类植物,以及现代的地衣一类的植物。
这些数量极多的细菌遗骸就会在海底、河床等地方堆积,这样由于底下原来浸在水中的细胞器就会逐渐的被压缩,随着细菌遗骸数量的堆积,终于就形成了厚厚的煤炭层。
这些煤炭堆积物就会被陆地地壳的运动所抬升到陆地上。
等到后面古代高等植物的遗骸进行堆积的时候,就会沉积到古代藻类的遗骸上。
总的来说,煤炭的形成需要两种生物遗骸的堆积作用,不过这种堆积受到了非常多的生物和非生物因素的影响,所以这种过程会非常的漫长。
比如这两种类型的煤炭的存在就说明了地球上不同时期的环境差别非常大,为此也证明了地球经历了非常多的变革的时间。
这种漫长的过程也使得这些地质资源能够保存。
煤层的厚度。煤层能够厚厚的堆积的另一个原因则是植物遗骸相当的庞大,尤其是那些茂盛时期的植物。
最终转化为煤炭堆积物的植物细胞的数量是非常惊人的,堆积的厚度因此自然也会越来越大。
煤炭种类可以分为三种,从古老到年代最近,分别是负离子煤、褐煤、烟煤,这三种煤炭有着比较明显的区别,一是颜色的区别,第二就是在体积的厚度上。
负离子煤的堆积量是最大的,但在燃烧时却能放出相当多的热量,它的致密度也是很大的,这导致熔点比较高,燃烧时间比较长。
褐煤的体积和质量都是中等的,而且中间也会有一层过渡层。
而烟煤则是堆积量最小的,但也是最密的,所以就会有最大热值的情况。
在这其中,负离子煤是时间最久远的,而烟煤是最近才形成的。
巨大的植物群落。幸存下来的古代植物的数量也是相当的稀少,因此要不然就是茂盛的植物数量曾经非常的庞大。
既然不差这点光合作用细菌的生存条件,那这个时候它们就会尽情的进行繁殖,迎来了巨大的植物群落。
因此,石炭纪的时期也是植物最为茂盛的时期,这也为煤炭的形成创造了绝佳的条件。
但茂盛的植物群落也会给地球环境带来一些不好的影响。
这个时候植物数量急剧增长,外面的阳光不再能及时的照到植物的下层,再加上这些植物群落一般都生活在潮湿的环境中,经常会有一些积水从植物上流下来,这就为植物的生长营造了非常好的环境。
然而对于植物群来说,它们最怕的也就是潮湿,在这些植物群落中生活的很多植物都是蕨类植物,不久以前,又是细胞器渗透的环境导致它们能够在地面上生活。
这种细胞器如果渗透了太多的水,在这些植物的细胞中间就会导致渗透压的变化,从而导致细胞内容物流失,一旦过多的流失就会导致细胞的死亡。
而且这些植物大多是不太高,所以一旦有一些植物因为自身的各种原因而死亡,它身上的毛孢就会很可能碰到别的植物,这就会导致大规模的植物起火,而且还会有一些毛孢会被风带到别的地方。
因此在当时的气候中,极容易出现大规模的森林起火,在很多地方,这样的场景一年中都会多次出现。
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