Сообщение как образовался каменный. Силы природы лаборатория природы земные сокровища биография земли

Михайло Ломоносов, знаменитый русский ученый 18 века, еще в те давние времена дал определение того, как возникало это полезное ископаемое в природе. А именно: из остатков растений, подобно торфу, произошел и каменный уголь. Образование его, по мнению Ломоносова, было обусловлено несколькими факторами. Во-первых, остатки растительности разлагались без участия «вольного воздуха» (то есть без свободного доступа кислорода). Во-вторых, присутствовал достаточно высокий температурный режим. А в-третьих, сыграла свою роль «тягость кровли», то есть повышенное давление горной породы. Происходило это в незапамятные времена, когда человечества еще не существовало на планете Земля.

Во многих случаях сообщалось, что местные колодцы были высушены после добычи метана из угольных шахт. Опасения по поводу таких проблем существуют для водоносных горизонтов в угольных месторождениях, которые являются притоками поверхностных вод или прилегающими водоносными горизонтами подземных вод, т.е. слои водоносных горизонтов в угольных бассейнах способствуют заполнению других источников воды. Дренаж с низкими водоносными горизонтами в угольных пластах может привести к соответствующему снижению уровня воды в верхних водоносных горизонтах.

Дела давно минувших дней

В любом случае история образования каменного угля - дело таких далеких дней, что и современные ученые могут строить только догадки и предположения, объясняя процесс. Но сегодня это изучено довольно точно. И механизмы того, как появляется (образование его из предварительного сырья), известны науке.

ПОВЕРХНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ ВОДЫ

Следовательно, истощение воды при удалении метана из угольного пласта окажет значительное влияние на жителей, фермеров и предприятий, полагающихся на пострадавшее водоснабжение. Поскольку поверхностный разряд является наиболее распространенным способом выделения воды из угля, его композиционные характеристики могут иметь огромное влияние на окружающую среду. Качество угольной воды различно в разных колодцах и бассейнах, но в целом, чем глубже слой угля, тем больше соленая вода. Другие составные элементы, которые обычно встречаются в угольной воде, являются: Основные катионы.

Из торфа

Отходы высших растений постепенно превращаются в торфяные массы, которые скапливаются на болотистых местностях и зарастают другими растениями, постепенно уходя в глубину. Находясь на глубине, торфяники постоянно меняют свой химический состав (более сложные соединения превращаются в более простые, распадаются). Часть из них бывает растворена в воде и вымывается, а часть переходит в газообразное состояние. Так возникает метан и углекислота на болотах, дающие характерный запах воздуха в этих безлюдных местах. Немаловажную функцию в этом процессе выполняют грибки и бактерии, которые способствуют дальнейшему разложению ткани погибших растений.

Основные анионы. Химические следы и металлы. Органические соли и натрий в угольной воде окажут катастрофическое воздействие на местное сельское хозяйство при попадании в местные водные каналы. От умеренного до высокого уровня содержания соли в угольном пласте вода разрушала бы почву и уменьшала урожайность. Соли собирают в корне растений, что затрудняет извлечение воды из почвы и прекращение роста. Поскольку многие фермеры используют отступления от местных ручьев и рек для орошения своих полей и пастбищ, выброс воды из коренных пород на поверхности окажет негативное влияние на сельское хозяйство.

Углероды

Со временем в процессе происходящих видоизменений в торфяниках накапливаются наиболее устойчивые углеводородистые соединения. А так как все это насыщение торфяных масс углеводородом осуществляется практически без доступа к ним кислорода, углерод не превращается в газ и не улетучивается. Происходит изоляция от доступа воздуха и одновременное насыщение при усилении воздействия давления: из торфа возникает каменный уголь. Образование его длится сотни тысячелетий, этот процесс не такой быстрый! По мнению ученых, большая часть нынешних запасов и угольных пластов возникла в палеозое, то есть более 300 миллионов лет тому назад.

В отличие от солености, которая измеряется количеством соли, растворенной в воде, натриевая вода характеризуется отношением натрия к кальция и магния. Натриевая вода взаимодействует с тонкой почвой, например. глина, и приводит к образованию твердой корки, которая сильно препятствует проникновению воды и воздуха. Натриевая вода приведет к резкому снижению роста сельскохозяйственных культур и других растительных покровов.

ХИМИЧЕСКОЕ И РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Поскольку добыча метана на основе угля зависит от природных трещин на угольном пласте, газовые компании обычно пытаются увеличить степень растрескивания угольного пласта, чтобы стимулировать производство метана. Гидравлический пробой - это метод, используемый для этой цели. Гидравлический разлом вызывает серьезные проблемы из-за характера используемых химических веществ и их воздействия на окружающую среду. Если водоносный горизонт угольного пласта вносит вклад в поверхностные воды или другие горизонты подземных вод, химическое загрязнение будет распространяться на воду, дома, сельское хозяйство и промышленность.



Но это еще не все!

Природа распорядилась так, что антрацит, сам по себе наиболее плотный уголь с высочайшим содержанием углерода (95 и выше процентов), не является конечной стадией превращений, происходящих с остатками растений в окружающей среде. Шунгит - вещество, которое образуется из угля при еще более жестких условиях. Графит возникает при высоких температурах из этого же материала. А если добавить еще и супервысокое давление, то образовывается алмаз, наиболее прочное вещество, которое имеет и промышленную, и художественную ценность для всего человечества.

Поскольку гидравлический разрыв пласта предшествует фазе экстракции воды, многие из фрикционной жидкости будут откачиваться обратно из водоносного горизонта вместе с объемом грунтовых вод. Когда высвобождение поверхности используется для высвобождения извлеченных грунтовых вод, флюкинг-жидкость выпускается вместе с грунтовыми водами непосредственно в локальные водоемы, загрязняя источники воды, на которые полагаются местные общины.

В разных компаниях используются химикаты разных типов. В некоторых штатах компании не обязаны сообщать, какие химические вещества они используют в своей добывающей деятельности, поэтому степень загрязнения до сих пор неизвестна. На основе листов данных о безопасности материалов, полученных от нескольких операторов метана угольных пластов, многие из используемых химических веществ являются высокотоксичными, водорастворимыми, летучими и высокомобильными, а некоторые даже радиоактивными. Несмотря на то, что известно, что огромное количество опасных химических веществ вводится непосредственно в водоносный горизонт угольного пласта, существующий надзор является отвратительно слабым.

Но следует помнить: как ни странно, все эти, на первый взгляд, различные вещества - от растений до алмазов - состоят из вещества углерода, только с различной структурой на молекулярном уровне!

Образование и значение каменного угля

Нельзя переоценить значение каменного угля для развития промышленности и в целом для всей человеческой культуры на Земле. А область его применения очень широка. Не говоря о том, что уголь - это превосходное топливо, применяемое для обогрева жилищ, топки печей в промышленности, выработки электроэнергии, из каменного угля еще и добывают очень много веществ, необходимых людям. Сера и ванадий, цинк и свинец, германий - все это дает человечеству это полезное ископаемое.

Горизонтальные горизонты угольных пластов часто содержат переносную или высококачественную воду, а впрыскивание флюидов в такие источники воды может постоянно загрязнять жизненно важный источник воды. Добыча угля из угля является быстрорастущей отраслью, которая, несомненно, будет расти из-за потребностей альтернативных источников энергии. Хотя озабоченность по поводу глобального климата показала необходимость чистого горения твердых топлив, производство метана из угольных пластов сопряжено с экологическим риском.

Истощение воды при производстве метана из угольных пластов окажет отрицательное воздействие на тех, кто живет в этом районе, фермеров и промышленности, опираясь на местные подземные и поверхностные воды. Содержание соли и натрия в воде угольного пласта будет препятствовать росту растений при их выпуске в местные водоемы. Химическое загрязнение, вызванное гидравлическим растрескиванием, создает значительную угрозу для внутренних, сельскохозяйственных и промышленных источников воды и любого, у кого есть несчастье подвергаться воздействию таких опасных материалов.

Уголь используется для плавки металла, стали, чугуна. Продукты сжигания угля - в производстве некоторых строительных материалов. При спецобработке ископаемого из него получают бензол, что используется в производстве лаков и растворителей, такого строительного материала, как линолеум. Из сжиженного особыми технологиями угля выходит жидкое топливо для механизмов. Уголь является исходным сырьем для производства графита и технических алмазов, а всего на основе этого природного материала изготовляют более четырехсот продуктов для промышленности и сферы обслуживания.

Происхождение, состав, урожайность, виды. Твердые виды топлива являются естественными и искусственными. Природные виды топлива включают все виды сжигания угля и древесины. Истоки природного топлива были сформированы в утробе земного шара в результате накопления растительных и животных видов, где исчезновение начало их разложение. В процессе их разложения участвуют различные микроорганизмы. При разложении разлагающаяся масса углерода постепенно обогащается за счет водорода и других компонентов. Процесс обогащения углерода называется карбонизацией.


Природоведение в школе: образование каменного угля

Для детей при прохождении соответствующей темы в средних классах рекомендуется в доступной форме рассказать об образовании угля в природе. Следует сообщить о том, как долго длится этот процесс. Описывая образование каменного угля кратко, нужно сделать акцент на значении его для развития промышленности и прогресса в современных и исторических условиях, составить план сообщения, которое будут делать ученики самостоятельно.

В зависимости от условий выполняются различные процессы, называемые тлеющим, жужжащим, гниющим, гниющим. Слияние осуществляется во влажной среде с неорганическим доступом воздуха. Смолы и воски в сожженных растительных организмах остаются окисленными и образуют твердые частицы. Напевая этот процесс происходит с ограниченным доступом к влаге и воздуху. Увлажняющие вещества с высоким содержанием углерода окисляются при увлажнении. Порошок происходит в болотистых местах в отсутствие воздуха, в слабой кислотной среде.

Гниение проводится в отсутствие воздуха на дне водоемов в нейтральной или слабокислой среде. Во время гниения образуются богатые углеродом соединения, но также выделяются свободные от кислорода газы. В зависимости от способа образования и химического состава исходных материалов были получены различные виды угля.

Каменный уголь - осадочная порода, которая образуется в земном пласте. Уголь - превосходное топливо. Считается, что это самый древний вид топлива, который использовали наши далекие предки.

Как образуется каменный уголь

Для образования угля необходимо огромное количество растительной массы. И лучше, если растения накапливаются в одном месте и не успевают разлагаться полностью. Идеальное место для этого - болота. Вода в них бедна кислородом, что препятствует жизнедеятельности бактерий.

Химический состав твердого топлива представлен неорганическими и органическими веществами. Неорганическая масса включает водные и минеральные примеси. Влага в твердом топливе - это несколько типов внешней влаги, которая представляет собой влагу на поверхности карусели, которая отделяется сразу после ее сбора; влагосодержание сухого сухого воздуха, это часть общей влажности, остающейся в топливе после его высыхания до воздушно-сухой массы; гигроскопическая влажность - это влажность, которая выделяется при нагревании топлива до 105 градусов; химически связанная влажность включается в состав органической и минеральной массы.

В болотах накапливается растительная масса. Не успевая полностью сгнить, она спрессовывается следующими отложениями почвы. Так получается торф - исходный материал для угля. Следующие пласты почвы как бы запечатывают торф в земле. В результате он полностью лишается доступа кислорода и воды и превращается в угольный пласт. Процесс этот длительный. Так, большая часть современных запасов каменного угля образовались в эпоху палеозоя, т. е. более 300 млн. лет назад.

Минеральные примеси, зольность является негорючим ингредиентом и в основном включает форфейты, силикаты, карбонаты и нитраты. Минеральные примеси могут попасть в твердые виды топлива во время их добычи, через воду, циркулирующую в угольных месторождениях, и через растительные материалы, участвующие в процессе формирования угля. Минеральный компонент угля зависит от степени карбонизации. Неорганический компонент снижает калорийность, увеличивает общую топливную массу и, соответственно, транспортные расходы.

Влажность приводит к хрупкости топлива. Органические соединения включают углерод, водород, кислород, органическую серу и азот. Природа мощная, и благодаря озерам и болотистым экосистемам она позволяет использовать ее на протяжении веков, возможно, тысячелетия. Уголь был сделан из доисторических растений и хвощ в долинах, речных дельтах и ​​других низменных районах. После падения растений они упали на дно болот и, в отсутствие воздуха, им не разрешили разлагаться классическими биологическими процессами.

Характеристики и виды каменного угля

(Бурый уголь )

Химический состав угля зависит от его возраста.

Самый молодой вид - бурый уголь. Он залегает на глубине порядка 1 км. Воды в нем еще много - около 43%. Содержит большое количество летучих веществ. Хорошо воспламеняется и горит, но тепла дает мало.

Каменный уголь - этакий "середнячок" в этой классификации. Залегает он на глубинах до 3 км. Так как давление верхних пластов больше, то и содержание воды в каменном угле меньше - около 12%, летучих веществ - до 32%, зато углерода содержится от 75% до 95%. Он также легко воспламеняется, но горит лучше. А за счет малого количества влаги дает больше тепла.

С огромным давлением, оказываемым на остатки растений, образовался черный уголь. Согласно научным исследованиям, для создания лугового склона необходим тридцатиметровый слой торфа и хвоща. Уголь начал формироваться миллионы лет назад главным образом из хорьков, среди которых мы имеем папоротники, хвощи и ракообразные. Высочайшее качество было создано во время углеродного периода, который насчитывает около 300 миллионов лет назад. Углерод в углероде происходит, поэтому он является одним из самых высоких качеств с высокой теплотворной способностью.

Антрацит - более древняя порода. Залегает на глубинах порядка 5 км. В нем больше углерода и практически нет влаги. Антрацит - твердое топливо, плохо воспламеняется, зато удельная теплота сгорания самая высокая - до 7400 ккал/кг.


(Уголь антрацит )

Вообще говоря, углерод высшего качества на планете исходит от углерода. Этот период, желательный для эволюции беспозвоночных животных, которые «невольно» способствовали долгосрочному развитию и проникновению черного угля после смерти. Территория сегодняшней Остравы и Карвины была покрыта огромными папоротниками и хвощами, которые заложили основу для производства качественного угля. За это время было сформировано подземное, до 400 угольных пластов, которые не были широкими, обычно всего в нескольких метрах.

Однако добыча угля доступна только в одной пятой этих швов. Уголь принадлежит природному газу, нефти и торфу среди ископаемых видов топлива. Ископаемое топливо - это минеральное сырье, которое возникло в древности как растительные и животные останки, или окаменелости. Хотя нефть и природный газ были сформированы из останков животных в течение миллионов лет, уголь обязан своим происхождением окаменевшим растениям, включая хорошо известные хвощи и ракообразные, чьи более мелкие формы сохранились и по сей день.

Впрочем, антрацит - это не конечная стадия преобразования органического вещества. Попадая в более жесткие условия, уголь трансформируется в шунтит. При более высоких температурах получается графит. А испытывая сверхвысокое давление, уголь превращается в алмаз. Все эти вещества - от растения до алмаза - состоят из углерода, только молекулярная структура разная.

Хотя уголь появился на поверхности с доисторических времен его использования, топливо очень короткое. Первым ископаемым топливом, используемым людьми, был торф. Это частично сформированный уголь с высоким содержанием воды, иногда до 90%. Таким образом, сырой торф достаточен для высыхания перед его использованием, тем самым теряя его объем. Однако это не единственное приложение. Сушеный торф является источником многих других продуктов. Например, торфяной газ ранее использовался в некоторых котлах вместо твердого топлива.

Уголь - это блестящая скала с черным и коричневым цветом. Мы можем разделить наш собственный уголь на четыре группы: мягкий, коричневый, черный и антрацит. Антрацит - самая тонкая и твердая форма каменного угля. Его создание занимает миллионы лет, в то время как мягкий уголь, иногда называемый лигнитом, является самой молодой, а также гладкой формой угля. Это торф с очень низким содержанием воды. С химической точки зрения уголь в любой форме состоит в основном из связанного углерода и некоторых других минералов, о чем свидетельствует тот факт, что после его сжигания остается зола.

Помимо основных "ингредиентов" в состав угля часто входят различные "породы". Это примеси, которые не сгорают, а образуют шлак. Содержится в угле и сера, причем ее содержание обуславливается местом образования угля. При сгорании она взаимодействует с кислородом и образует серную кислоту. Чем меньше примеси в составе угля, тем выше ценится его сорт.

Месторождение каменного угля


Место залегания каменного угля называют угольным бассейном. В мире известно свыше 3,6 тысяч угольных бассейнов. Их площадь занимает около 15% территории земной суши. Самый большой процент залежей мирового запаса угля в США - 23%.На втором месте - Россия, 13%. Замыкает тройку стран-лидеров Китай - 11%. Самые крупные залежи угля в мире находятся в США. Это Аппалачский каменноугольный бассейн, чьи запасы превышают отметку в 1600 млрд. тонн.

В России самый большой угольной бассейн - Кузнецкий, что в Кемеровской области. Запасы Кузбасса составляют 640 млрд. тонн.

Перспективна разработка месторождений в Якутии (Эльгинское) и в Тыве (Элегестское).

Добыча каменного угля

В зависимости от глубины залегания угля применяют либо закрытый способ добычи, либо открытый.

Закрытый, или подземный метод добычи. Для этого метода строят шахтные стволы и штольни. Шахтные стволы строят, если глубина залегания угля 45 метров и выше. От нее ведут горизонтальный тоннель - штольню.

Существуют 2 системы закрытой добычи: камерно-столбовая и добыча длинными очистными забоями. Первая система менее экономична. Ее используют лишь в тех случаях, когда обнаруженные пласты мощные. Вторая система гораздо безопаснее и практичнее. Она позволяет извлекать до 80% породы и равномерно доставлять уголь на поверхность.

Открытый метод применяют, когда уголь залегает неглубоко. Для начала проводят анализ твердости почвы, выясняют степень выветриваемости почвы и слоистость покрывающего слоя. Если грунт над пластами угля мягкий, достаточно использования бульдозеров и скреперов. Если верхний пласт толстый, то пригоняют экскаваторы и драглайны. Пролегающий над углем мощный слой твердой породы взрывают.

Применение каменного угля

Область использования каменного угля просто огромна.

Из угля добывают серу, ванадий, германий, цинк, свинец.

Сам уголь - превосходное топливо.

Используется в металлургии для выплавки железа, при производстве чугуна, стали.

Полученную после сжигания угля золу используют в производстве строительных материалов.

Из угля после его специальной обработки получают бензол и ксилол, которые используют в производстве лаков, красок, растворителей, линолеума.

Путем сжижения угля получают первоклассное жидкое топливо.

Уголь - сырье для получения графита. А также нафталина и еще ряда ароматических соединений.

В результате химической обработки каменного угля на сегодняшний день получают свыше 400 видов промышленных продуктов.