Rzeczywiście, skąd się wziął węgiel?
Na początku to pytanie może wydawać się naiwne. Każdy pilny student bez wahania powie: węgiel jest substancją pochodzenia roślinnego, „produktem przemian roślin wyższych i niższych” (radziecki słownik encyklopedyczny wszystkich wydań). Żaden podręcznik, żadna popularna książka nie kwestionowała tej prawdy. W szkole byliśmy mocno przekonani w łańcuchu: „rośliny - torf - węgiel brunatny - węgiel - antracyt”… Cóż, przyjrzyjmy się bliżej podręcznikowej teorii tworzenia się węgla.
Tak więc w pewnym zastoju materia organiczna gnije. Z masy roślinnej stopniowo powstaje torf. Nurkując coraz głębiej, pokryty osadami, staje się gęstszy iw wyniku złożonych procesów chemicznych, nasycony węglem, zamienia się w węgiel. Torf praktycznie nie reaguje na niewielki ładunek osadów, ale pod silnym ciśnieniem, odwadnianiem i zagęszczaniem jego objętość może się wielokrotnie zmniejszać - podobnie dzieje się przy prasowaniu brykietów torfowych.
Nic nowego, tak po prostu piszą wszędzie. Zwróćmy jednak teraz uwagę na następującą okoliczność. Złoże torfu otoczone jest skałami osadowymi, które podlegają takim samym obciążeniom pionowym jak torf. Jedynie stopień ich zagęszczenia nie może być porównany ze stopniem zagęszczenia torfu: piaski prawie nie tracą objętości, a gliny mogą stracić tylko do 20-30% swojej pierwotnej objętości lub trochę więcej. Dlatego jest oczywiste, że strop nad złożem torfu, gdy gęstnieje i zamienia się w węgiel, będzie się wyginał, a nad „świeżo wybitym” pokładem węgla utworzy się fałda krasowa.
Wymiary takich fałd powinny być bardzo solidne: jeśli dziesięciocentymetrowy pokład węgla zostanie uzyskany z metrowej warstwy torfu, to amplituda ugięcia fałdu wyniesie około 90 cm. Równie proste obliczenia pokazują, że dla pokładów i warstw węgla o dowolnej grubości i składzie wymiary spodziewanych fałd są tak duże, że nie da się ich dostrzec - amplituda zapadu zawsze będzie przekraczać grubość samej formacji. Problem jednak w tym, że nm nie musiało takich fałd widzieć, ani czytać o nich w żadnej publikacji naukowej, zarówno krajowej, jak i zagranicznej. Dach nad węglami jest wszędzie spokojny.
Oznacza to tylko jedno: materiał macierzysty węgli albo nie zmniejszył się wcale, albo zmniejszył się tak nieznacznie, jak otaczające skały. Dlatego substancja ta w żaden sposób nie mogła być torfem. Nawiasem mówiąc, odwrotny przebieg analizy prowadzi do dokładnie tego samego wniosku. Jeśli spróbujesz przywrócić początkową pozycję nacięć za pomocą ołówka i papieru w momencie, gdy torf jeszcze się nie zmienił w węgiel, możesz być przekonany, że taki problem nie ma rozwiązania, nie można wykonać cięcia. Każdy może być przekonany, że warstwy w tym samym wieku będą musiały zostać rozerwane i ułożone na różnych wysokościach - warstw będzie za mało, pojawią się niewygodne zakręty i puste przestrzenie, których tak naprawdę nie ma i nie może być.
Nie, nawet bardzo rozsądna pojedyncza uwaga lub badanie nie może podważyć ustalonych poglądów naukowych, zwłaszcza jeśli mają one więcej niż sto lat. Dlatego porozmawiajmy trochę więcej o kurczeniu się torfu. Oblicza się, że przy tworzeniu się węgla brunatnego współczynnik tego skurczu wynosi średnio 5-10, czasem 20, a nawet więcej, gdy tworzy się węgiel i antracyt. Ponieważ na torf działa obciążenie pionowe, warstwa jest niejako spłaszczona. Powiedzieliśmy już, że z metrowej warstwy torfu można uzyskać warstwę węgla brunatnego o grubości jednego decymetra. A więc co się dzieje: z unikalnego pokładu węgla Hat Creek w Kanadzie, o grubości około 450 m, powstała warstwa torfu o grubości od 2 do 4 km?
Oczywiście nikomu nie wolno zakładać, że w czasach starożytnych, kiedy wiele na Ziemi, jak się uważa, było „więcej”, torfowisk mogło osiągnąć takie cyklopowe rozmiary, ale nie ma na to absolutnie żadnych dowodów. W praktyce grubość warstw torfu mierzona jest w metrach, ale nigdy w dziesiątkach, nie mówiąc już o setkach. Akademik D. V. Nalivkin nazwał ten paradoks tajemniczy.
Film promocyjny:
Najwięcej węgli kopalnych powstało pod koniec ery paleozoicznej, w tzw. Okresie permu 235 - 285 mln lat temu. Dla tych, którzy wierzą w podręczniki, jest to dziwne, a oto dlaczego. W luksusowych czechosłowackich albumach prezentów Augusty i Buriana można zobaczyć kolorowe zdjęcia przedstawiające gęste, nieprzeniknione lasy skrzypowo-paprociowe, które pokrywały naszą planetę w poprzednim permie karbońskim. Jest nawet określenie: „las węglowy”. Jednak do tej pory nikt tak naprawdę nie odpowiedział na pytanie, dlaczego ten las, pomimo swojej nazwy, nie dał tyle węgla, co suchy i ubogi w rośliny Perm.
Spróbujmy rozwiać jedną niespodziankę drugą. W tym samym okresie permu najbardziej hojne dla węgla, złóż skał i soli potasowych powstały w tych samych regionach węglowych. Tam, gdzie jest dużo soli, nic nie rośnie ani nie rośnie z wielkim trudem (pamiętajcie o słonych mokradłach - rodzaj pustyni). Dlatego węgiel i sól uważane są za antypody, antagonistów. Tam, gdzie jest węgiel, nie ma to nic wspólnego z solą, nigdy jej tam nie szukają - ale … co jakiś czas ją znajdują! Wiele dużych złóż węgla - w Donbasie, dorzeczu Dniepru, we wschodnich Niemczech - znajduje się dosłownie na wysadach solnych. W czasach permu (i nikt tego nie kwestionuje) miało miejsce najpotężniejsze nagromadzenie soli kamiennych w historii geologicznej Ziemi. Przyjęto następujący schemat: wysychające ciepło, woda z lagun i zatok wyparowuje, a sole wytrącają się z solanek, podobnie jak w Kara-Bogaz-Gol. Gdzie możemy uzyskać botaniczny blask? A jednak węgle się zaczęły!
Nadal nie jest jasne, w jaki sposób i na jakich warunkach torf można przekształcić w węgiel. Zwykle mówi się, że torf powoli zapadający się w głąb Ziemi spada sukcesywnie w rejony o rosnących temperaturach i ciśnieniach, gdzie przekształca się w węgiel: w stosunkowo niskich temperaturach - w brunatny, w wyższych - w kamień i antracyt. Jednak eksperymenty w autoklawach zakończyły się niepowodzeniem: torf był podgrzewany do: wszelkiego rodzaju temperatur, różnych ciśnień, utrzymywanych w tych warunkach tak długo, jak było to pożądane, ale nie można było uzyskać węgla, nawet brunatnego.
W tym zakresie przyjmuje się różne założenia: zakres założonych temperatur powstawania węgla brunatnego zmienia się de przy różnym czasie trwania procesu od 20 do 300 ° C, a dla antracytów od 190 do 600 ° C. Wiadomo jednak, że podgrzanie torfu i skał macierzystych do 300 ° C i więcej zamieniłby się ostatecznie nie w węgiel, ale w zupełnie specjalne skały - hornfels, których w rzeczywistości nie ma, a wszystkie węgle kopalne są mieszaniną substancji, a nie noszenie śladów narażenia na wysokie temperatury. Ponadto, według niektórych dość błahych znaków, można z całą pewnością stwierdzić, że węgle wielu złóż nigdy nie znajdowały się na dużych głębokościach. Jeśli chodzi o czas trwania procesu powstawania węgla, wiadomo, że węgle regionu moskiewskiego, jednego z najstarszych na świecie, są nadal brunatne.a wśród wielu młodych złóż znajdują się antracyty.
Kolejny powód do wątpliwości. Torfowiska, przodkowie przyszłych zagłębień węglowych, powinny powstać na rozległych równinach położonych z dala od gór, tak aby wolno płynące rzeki nie mogły przenosić tu fragmentów skał (nazywane są materiałem terygenicznym). W przeciwnym razie torf zostanie zamulony, a czysty węgiel nigdy z niego nie wyjdzie. Jednocześnie wymagany jest również ściśle stabilny reżim tektoniczny: dno torfowisk musi zanurzać się raczej powoli i płynnie, aby uwolniona objętość miała czas na wypełnienie się materią organiczną.
Z badań rejonów węglonośnych wynika jednak, że złoża węgla dość często powstawały w zagłębieniach międzygórskich i nieckach podgórskich, w pobliżu czoła rosnących gór, w dolinach wąskich szczelin - jednym słowem, w miejscach, w których bardzo intensywnie gromadzi się materiał terygeniczny, a więc torfowiska. może zostać nie tylko zamulone, ale także całkowicie zniszczone przez burzliwe górskie potoki. W tak nieodpowiednich (teoretycznie) warunkach napotykane są grube pokłady węgla sięgające 50-80 m.
