煤炭是什么由植物形成的?
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)造煤很多。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,很长的不过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。
为什么说煤是植物变成的
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。
为什么有的动植物变成了化石,而有的则变成了煤炭?
树木在被埋入地下后,由于所处的地质环境不同因而演变成不同的形态。化石,一般是树木的有机成分经过一段时间后逐渐流失、分解、挥发掉了,而岩石或土壤中的矿物质、无机质、电解质等逐渐渗入木材内部化合、沉淀、结晶而形成的,由于木材的不同部分的致密度、硬度和分解速度都不同,所以渗入木材的不同部分的无机质、沉淀物或结晶物的时间顺序、成分构成也不相同,因此,形成的化石会保留木质的原来的纹理和形状。化石的成分与环境有关,在不同的地方,化石的成分是不一样的,我就见过类似玉石一样半透明的树木化石,非常漂亮!
煤炭一般认为是由于植物在无氧、高温、高压状态下形成的。在高温无氧的情况下,植物体的炭水化合物分解后重新组合,形成以炭黑为主,多种有机、无机成分和挥发份组成的媒。由于处于地层深处压力很大,媒就要比木头致密很多,同时,地下的许多矿物质、非金属(如:硫)、放射性物质也会渗入煤炭之中。
人们现在还经常烧木炭,用于取暖和烧烤等。烧炭的原理和媒的形成有类似之处,就是要在高温、缺氧的情况下才能使木头中的有机质分解,让炭留下来不被氧化,而其它成分大部分则分解挥发掉了,很后形成木炭,因为没有长期巨大的压力,因而木炭比较疏松。
煤炭是植物形成!石油是动物尸体形成!这结论有毛病吗?
科学家说,煤是几亿年前的树木演变而成的,石油是几亿年前动物尸体演变成的,真的吗?
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很多的,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
上图是石油和天然气的成因简单图示,当然事实上并没有如此简单,我们来说明下从有机物到石油的过程!
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!再经过地质作用很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!
为什么说煤是植物变成的?
煤是古代植物遗体的堆积层埋在地下后,经过长时期的地质作用而形成的。据研究,几乎所有的植物遗体,只要具备了成煤的条件,都可以转化成煤。不过,低等植物遗体所形成的煤,分布范围小,厚度薄,很少被人利用。那些分布广、规模大、利用广泛的煤,都是高等植物的遗体(主要是古代的蕨类、松柏类以及一些被子植物的遗体)形成的。
在地球的历史上,很有利于成煤的地质年代主要是晚古生代的石炭纪、二叠纪,中生代的侏罗纪以及新生代的第三纪。这是因为,在这几个时期内,地球上的气候非常温暖潮湿,地球表面到处长满了高大的绿色植物,尤其在湖沼、盆地等低洼地带和有水的环境里,封印木、鳞木等古代蕨类植物生长得特别茂盛。
当时,高大的树木倒下以后,就会被水淹没了,这就造成了倒木和氧隔绝的情况。在缺氧的环境里,植物体不会很快地分解、腐烂。随着倒木数量的不断增加,很终形成了植物遗体的堆积层。这些古代植物遗体的堆积层在微生物的作用下,不断地被分解,又不断地化合,渐渐形成了泥炭层,这是煤的形成的*一步。
由于地壳的运动,泥炭层下沉了。泥炭层被泥沙、岩石等沉积物覆盖起来。这时,泥炭层一方面受到上面的泥沙、岩石等的沉重压力,另一方面,也是更重要的方面,泥炭层又受到地热的作用。在这样的条件下,泥炭层开始进一步发生变化:先是脱水,被压紧,从而比重加大,而且石炭的含量逐渐增加,氧的含量逐渐减少,腐殖酸的含量逐渐降低。完成这几个过程以后,泥炭就变成了褐煤。
褐煤如果继续不断地受到增高的温度和压力的作用,就会引起内部分子结构、物理性质和化学性质的进一步变化,褐煤就逐渐变成了烟煤或无烟煤了。
开滦、阳泉等煤田,是在古生代的石炭纪至二叠纪时期形成的,这个时期的成煤植物是古代的蕨类植物。大同的武宁煤田,是在中生代的侏罗纪形成的,这个时期的成煤植物有古代的苏铁、松柏类、银杏类等裸子植物。抚顺和云南的小龙潭煤田,是在新生代的第三纪形成的,这个时期的成煤植物是古代裸子植物中的松柏类和原始的被子植物。
既然煤始于植物,那它无疑是太阳能的产物,因为植物的生长靠的就是太阳能。
煤是由什么植物变成的
煤炭是由古代蕨类植物变化而来。在距今2亿年以前,地球上曾经茂盛地生长着高达数十米的蕨类植物,它们构成了大片的森林,后来这些蕨类植物灭绝,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,形成了黑色可燃沉积岩,这就是煤炭。
煤是世界上分布很广阔的化石能资源,主要分为烟煤和无烟煤、次烟煤和褐煤等四类。世界煤可采储量的80%集中在中国、美国、俄罗斯、澳大利亚、印度、德国等*。煤的用途十分广泛,可以根据其使用目的总结为三大主要用途:动力煤、炼焦煤、煤化工用煤,主要包括气化用煤、低温干馏用煤、加氢液化用煤等。
煤炭除了作为燃料以取得热量和动能以外,更为重要的是从中制取冶金用的焦炭和制取人造石油,即煤的低温干馏的液体产品——煤焦油。经过化学加工,从煤炭中能制造出成千上万种化学产品,所以它又是一种非常重要的化工原料,如我国相当多的中、小氮肥厂都以煤炭作原料生产化肥。我国的煤炭广泛用来作为多种工业的原料。
煤的开采是一项很艰苦的工作,当前正在花较大的力量来改善工作条件。由于煤炭资源的埋藏深度不同,开采方式一般相应地也有矿井开采(埋藏较深)和露天开采(埋藏较浅)之分。
中国采煤以矿井开采为主,如山西、山东、徐州及东北地区大数采用这一开采方式,也有露天开采,如朔州平朔煤矿——全国很大的露天煤矿。
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