Jak powstaje węgiel kamienny?

Węgiel jest paliwem dającym ciepło, wykorzystywany jest również do produkcji energii. Jedak tajemnica jego powstania fascynuje bardzo wielu geologów. Jednak w jaki sposób powstał węgiel kamienny?

Geologiczne procesy tworzenia się złóż węgla

Geologia historyczna wyróżnia dwa główne okresy, w których tworzyły się złoża węgla:

• okres pierwszy– era paleozoiczna zwłaszcza okres karbonu dolnego, górnego oraz pern. Właśnie w tym okresie powstały złoża węglowe w Europie, Ameryce Północnej oraz Australii, Syberii oraz wschodniej Azji;
• okres drugi– era mezozoiczna, kreda oraz era kenozoiczna okres trzeciorzędu. W czasie tego okresu powstały złoża węgla brunatnego oraz liginitów. Złoża torfu powstały w erze kenozoicznej w okresie czwartorzędu.

Jakie są warunki tworzenia się złóż węgla?

Tworzenie się złóż węgla jest procesem nie tylko długotrwałym, lecz również bardzo skomplikowanym (pod względem zachodzących procesów chemicznych). Proces tworzenia się złóż węglowych jest uzależniony od wielu warunków:

1. Muszą zostać spełnione warunki geologiczne, które umożliwiają powstanie torfowisk węglotwórczych oraz tworzenia się złóż paralitycznych i limnicznych.
2. Odpowiedni materiał wyjściowy z którego powstały złoża węgla.
3. Przebieg zmian chemicznych do których dochodziło w pierwszym okresie uwęglania. Czyli rozkład chemiczny roślin będących w stadium torfu, wpływu środowiska oraz innych czynników m.in. wody, powietrza oraz udziału mikroorganizmów.
4.  Zmiany zachodzące w substancji organicznej w procesie diagenezy– drugim stadium uwęglania (węgiel brunatny).
5. Czynników geotermicznych (temperatura, ciśnienie) oraz zmian strukturalnych i chemicznych w trzecim stadium uwęglania- metamorfizm (tworzenie się węgla kamiennego).

Fazy tworzenia się węgli kopalnianych

W tworzeniu się węgli kopalnianych można rozróżnić dwie główne fazy:

• faza biochemiczna– nagromadzony materiał roślinny, który ulega rozkładowi przy pomocy drobnoustrojów (butwienie, torfienie, próchnienie oraz gnicie);
• faza geochemiczna– przeobrażona masa roślina, zostaje przykryta skałami osadowymi w których zachodzą reakcje chemiczne prowadzące do koncentracji pierwiastka węgla

O tworzeniu się złóż węglowych słów kilka

Złoża węgla powstawały najczęściej na zapadliskach (geosynklinach) czyli obszarach kuli ziemskiej, które stale się obniżają. Wg wielu teorii, w okresie tworzenia się złóż węgla kamiennego na ogromnych terenach były moczary. Obniżanie się moczarów powodowało wzrost sendymentacji (gromadzenia osadów w wyniku deponowania materiałów przez działalność mikroorganizmów). W konsekwencji laguny stawały się płytsze, co sprzyjało również wzrostowi roślin wodnych oraz tworzeniu się rozległych torfowisk. Do roślin węglotwórczych zalicza się:

• olbrzymie widłaki (występujące w karbonie)
• skrzypy
• paprocie nasienne
• kordaity
• rośliny nagozalążkowe (okres pernu)
• rośliny okrytozalążkowe (okres trzeciorzędu)

Materiał roślinny, który osadzał się na dnie moczarów pod wpływem mikroorganizmów zmieniał się w torf. Wzrost warstwy torfu powodował hamowanie powstawania zapadlisk. Woda zalewając warstwy torfu pozostawiała na nim nieprzepuszczalny osad, który powodował zachodzenie reakcji chemicznych w torfie- polegających na zwiększeniu węgla w torfie, a następnie przekształcaniu się torfu w węgiel brunatny. Kolejne zmiany chemiczne powodowały przekształcenie się węgla brunatnego w węgiel kamienny.

W zależności od lokalizacji złóż węgla, w stosunku do materiału roślinnego z którego powstały można wyróżnić:

• złoża autochtoniczne czyli złoża węgla występujące w miejscach występowania roślin z których dane złoże powstało;
• złoża allochtoniczne czyli złoża węgla, które powstały w skutek przeniesienia roślin węglotwórczych przez prąd rzeki. Złoża węgla znajdują się w znacznej odległości od występowania roślin węglotwórczych;

W zależności od pochodzenia materiału wyjściowego można wyróżnić kopalnie:

• humusowe– węgle powstały z produktów roślinnych pochodzenia lądowego;
• sapropelowe– węgiel powstały z przemian materiałów roślin pochodzenia wodnego;
• liptobiolitowe– węgiel powstały z żywiczno- woskowych składników roślin;

Jakość węgla, a długość powstawania

Im węgiel dłużej powstawał tym dużo wyższa jest jego jakość. Węgiel kamienny jest dużo starszy od brunatnego, dlatego zawiera też więcej czystego pierwiastka. Stąd wynika również różnica w kaloryczności węgla czyli rzeczywistej ilości wytworzonego ciepła. Najwyższą klasą węgla kamiennego jest grafit, w którego składzie występuje 100% chemicznego pierwiastka węgla.

Największym producentem węgla kamiennego na całą jest Polska, która wydobywa go już od połowy XVIII w. Węgiel jest w Polsce paliwem strategicznym czyli zaspokaja, aż 60% zapotrzebowania na energię.

Węgiel kamienny powstawał bardzo długo wg szacunków niektórych geologów 360 do 28 milionów lat p.n.e. Naturalnie proces powstawania węgla, który jest używany w większości domów jest bardzo długi i pasjonujący.Warto, więc doceniać ten niezwykły minerał, który jest jednym z najczęściej występujących na Ziemi.