煤炭是怎样形成的?

吴全海


感谢题主贡献的话题,不请自来。不是专业人士,但想发表点纯个人想法。

先回答问题:我的理解是,煤炭不是植物的尸体。期待更专业的人士给出答案。

老郭还记得当年学地理的时候,关于煤炭究竟是怎么形成的这个问题,教科书上说,原始森林被地壳运动置入地下经过漫长的演化而来。

传统理论认为:煤是远古时代的繁盛的植物及其堆积物在地壳变迁中被埋在地下,经过长期高温、高压的复杂碳化过程而形成的;

石油和石油气是古代湖泊及海洋中的动物、微生物及其沉积物被地壳变迁埋于地下,经过长期的高温、高压地质作用而形成的。

该理论的证据是:在煤炭中发现了植物的枝、杆、叶等碳化标本。

四大疑问质疑教科书中煤炭成因

然而,这写已经写在教科书里的,都已经形成了定论的煤炭成因,还需要被质疑吗?我们现在通过煤炭开采可以发现,煤田的煤层厚度最大可达百米以上,一个矿区煤储量达数百万亿立方米,储量之丰富令人叹为观止。

疑问一、在历史上存在有如此丰富的原始森林吗?煤与木的燃烧值不一样,其比例大约是1比10,也就是十吨木材才能形成一吨煤。因此我们可以想象,一个三米厚的煤层要有30米厚的木材,经过高温高压形成煤。10米厚的煤层需要有100米厚的木材堆积。石炭纪(C)、二叠纪(P)和侏罗纪(J)是煤炭形成的主要地质时期,这个时期的岩层虽然发现了一些动植物化石,但是其繁盛程度达不到植物学家讲的“仅少部分稳定组分保存下来形成残煤”的程度,更不用说形成1723平方公里、总储量362亿吨、累计厚度上百米的“准格尔煤田”和面积为1400平方公里、储量640亿吨、有25个层面、总厚174.9米、单层厚度达141米的“沙尔湖煤田”。是什么力量可以把如此巨多的树木聚集在一起而形成一个煤田呢?说煤是远古植物遗体形成的,这也太扯淡了,数千亿吨的煤,这需要多少植物遗体啊,难道他们都是在一瞬间同时死了吗,就算是植物遗体,那深海的煤炭呢?在古地质时期植物的繁盛程度无法确定。这样巨大煤田用“植物成因”根本无法解释。

疑问二、为什么在煤层中没有见到大量植物状态的煤炭,而是大量结晶块状的或粉状的煤呢?大家知道山西的煤质好,煤炭结晶发亮,非常光泽亮丽。如果煤炭是由树干演化而成的,有树木的年轮。我注意观看不少的煤炭,无论怎么看,总也找不出树干的年轮,还有树干中辐射的线条。而树木的化石,其年轮和辐射的线条则是很明显的。凭这一点,我们就可以怀疑煤炭与树木的演化无关。

疑问三、埋在深土中隔绝空气的树木,也不可能象教科书上说的受到高温高压的作用。至少那种高温高压的强度不足以使潮湿的树木碳化。我们知道煤矿在地下并不很深,有的还是露天的,一般几米到1000多米不等。在这个地壳的深度,地温不会超过100摄氏度。怎么算高温呢?怎么能使木质碳化呢?砍伐下来的木头暴露在环境中,由于气候和微生物的作用,很快就会霉烂。埋在土里的木头会演化为煤炭吗?我看是不可能的!深埋在土里、隔绝空气的木头只会演化为木的化石,而不是煤炭。

疑问四、煤炭是由地球内部产生的碳形成的,因此推断古地球石炭纪时代有大量茂盛的森林则是错误的。我们不能找到石炭纪时期的植物化石,也证明该推断是错误的,总不能说石炭纪所有的植物都变成了煤炭吧,这也太不靠谱了。


郭哥聊科学


煤是由远古时代的植物经过复杂的生物化学、物理化学和地球化学作用转变而成的。人们在煤层及其附近发现大量保存完好的古代植物化石,在煤层中可以发现炭化了的树干,在煤层顶部岩石中可以发现植物根、茎、叶的遗迹,把煤切成薄片,置显微镜下可以看到植物细胞的残留痕迹。这些现象都说明成煤原始物质是植物。

在千百万年前,由于气候条件非常适宜生长繁茂高大的植物,在海滨和内陆沼泽地带,也生长着大量的植物,那时的雨量又是相当的充沛,当洪水或海啸等自然灾害降临时,就会淹没了草原、淹没了大片森林,那里的大小植物就会被连根拔起,相互攀顺流漂浮而下,被冲到浅滩、湾又就会搁浅,很快就会形成一道屏障,并且这个地方还会是下次洪水堆积植物残骸的地方。当洪水消退后,这里就会形成一道堆积植物残骸的丘陵,再经过长期的地质变化,这座植物残骸的丘陵就会逐渐地埋入地下,最后演变成今天的煤矿。


草原独狼


根据成煤的原始物质和条件不同,自然界的煤可分为三大类,即腐植煤、残植煤和腐泥煤。其中以腐殖煤在地球上的比例最多,约占全部煤的95%以上。“腐殖煤”看文字就能明白就是由腐烂植物形成的煤,在远古时期地球上到处都是森林和草原,古代植物的树干、枝叶和根茎经过千百万年,在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质,由于大陆板块的推移、地壳的变动不断地埋入地下,在高温高压下,经过一系列复杂的物理化学变化,形成的黑色可燃沉积岩,这个是煤炭大概的形成理论,无可否认的是,煤炭的确是植物的残骸经过一系统的演变形成的,只要仔细观察一下煤块,就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹;如果把煤切成薄片放到显微镜下观察,就能发现非常清楚的植物组织和构造,而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西,有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。煤炭化石中,植物的叶片等等非常常见,所以植物形成煤炭这个成因应该可以确立的,只是这个形成的过程非常漫长。不由感叹,地球存在的时间真的非常长了啊,人的一生在整个时间维度真的是太渺小了。还有个更大的脑洞想法,煤炭的成因有可能是史前文明之间的终极战争,地球上存在过好几波文明,每一期文明发展到一定程度会爆发大毁灭。史前文明可能爆发了终极战争一下让所有物种大灭绝,剧烈的爆炸以至于地球板块大陷落,地球表面的东西全部陷落进地下,高温、高压,漫长的过程,地球沉寂了好几千年时间,煤炭还能马马虎虎可以解释成因来源,可石油呢,这个就难解释了,大家怎么看。


环球科幻


煤是2.5亿多年前由史前沼泽林中的菌类、蕨类、 灌木、乔木等植物遗体形成的。当水面升高时,植物因被淹而死亡。如果这些死亡的植物被沉积物覆盖而不透氧气,植物就不会完全分解,而是在地下形成有机地层。随着海平面的升降,会产生多层有机地层。经过一段漫长的时期,经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的一种具有可燃性能的沉积岩。煤的化学成分主要为碳、氢、氧、氮、硫等元素。在煤层中还可以发现植物化石,所有这些都可以证明煤是由植物遗体堆积而成。煤储藏于矿层或地层中,既可以通过挖掘很深的矿井和坑道开采,也可以直接“剥离”地面附近的煤层。

煤是形成的必要条件有这些组成,植物遗体是成煤的原始物质,具备适宜的地理环境,地壳挤压下沉运动,经过隔绝空气高温高压漫长的地质时间自然形成了。




快科普


煤炭是怎样形成的?

在回答这个问题之前,我们先来讲一下曾经在农村或城市的大街小巷非常常见的木制电线杆,这种电线杆都是清一色黑乎乎的。我记得小的时候还用镰刀刮过木杆的表面,刮下的粉末与土灶里烧的木头是一样一样的。

后来才知道,这种电线杆原来是用火烧过表面已经碳化,可以起到防腐、防潮、防虫等作用,而有的为了进一步提高电线杆使用寿命还专门进行柏油蒸煮浸泡,通过高温高压将防腐药剂压入,甚至在埋入地下的一部分烧涂沥青。

早期的电线杆主要由树木制作而成,这种材料获取方便,到山上挑一些够高、尺寸相当的树,去枝削皮然后碳化即可。现在在一些偏远的山村或者一些老城区还能看到废弃或者仍然在使用的木制电线杆。

在教科书里讲到了煤炭是植物遗体由于地壳的变动不断地被埋入地下,在地底密闭的环境和高温高压的作用下经过一系列复杂的生物化学和物理化学的变化而成一种固体可燃有机岩。

与煤炭的形成不同,木炭是木质原料经过不完全燃烧固体燃料,而木料在燃烧过程中有二氧化碳等新物质生成,属于一种不需要高温高压的有氧化学变化。虽然二者的形成原因不相同,但都有一个共同特征就是能够燃烧。

尽管煤炭是由植物的残骸演变而来这是不争的事实,但是其具体成因和集中、连片的分布现象却始终是一个谜团,毕竟一方面地球地壳的平均厚度约为13千米,而大部分煤的埋藏深度较浅,甚至还有有露天煤矿;而另一方面则是既然煤炭是由植物残骸经由地质运动演变而来,且在地球上有广泛的分布,是不是就意味着在地质历史时期球球上的地壳运动十分活跃?

再说了,煤炭属于可再生能源,相对于人类历史而言再生过程极其的缓慢,这一定就意味着煤炭只形成于地质历史上的某一个时期,而现在地球上的一些地质活动就不可能“造煤”?或者说难倒地质“造煤”运动一直处于停滞状态吗?

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地理那些事



作为一种化石燃料,煤为人类提供了大约四分之一的一次能源和五分之二的电力。一些钢铁冶炼和其他工业过程需要燃烧煤炭。



在地质历史的不同时期,地球在低洼的湿地地区有茂密的森林。由于洪水等自然过程,这些森林被埋在土壤下面。随着越来越多的土壤沉积在森林上面,森林被压缩。随着森林越陷越深,温度也上升了。随着这一过程的继续,通常通过泥浆或酸性水来保护植物免受生物降解和氧化。这将碳截留在巨大的泥炭沼泽中,最终被沉积物覆盖并深埋。

在高压和高温下,死去的植被慢慢转化为煤。植被转化为煤被称为煤化。煤化始于死去的植物腐烂成泥炭。然后,数百万年来,深埋的热量和压力导致水、甲烷和二氧化碳的损失,以及碳比例的增加。因此,首先可以形成褐煤,然后是次烟煤、烟煤,最后是无烟煤。



泥炭纪炭纪广阔的浅海为煤的形成提供了理想条件。已知最早的煤来自前寒武纪地层,先于陆地植物——这种煤被认为源自藻类残余物。

有时煤层(也称为煤层)与其他沉积物呈环状互叠。



随着时间的推移,地质过程对死去的生物材料施加压力,在适当的条件下,其变质程度或等级依次增加到:

泥炭,煤的前身褐煤,是最低级的煤,对健康危害最大,几乎完全用作发电的燃料。次烟煤的性质介于褐煤和烟煤之间,主要用作蒸汽发电的燃料。

烟煤,通常为黑色,但有时为深棕色,通常有清晰的明亮和暗淡的物质带。它主要用作蒸汽发电和制造焦炭的燃料。



无烟煤是最高等级的煤,是一种坚硬、有光泽的黑色煤,主要用于住宅和商业供暖。


石墨难以点燃,不常用作燃料,最常用在铅笔中,或用作润滑剂的粉末。



煤有几种国际标准。煤的分类通常基于挥发物的含量。然而,最重要的区别是动力煤(也称为蒸汽煤),它通过蒸汽燃烧发电。冶金煤(也称为炼焦煤),它们在高温下燃烧以炼钢。



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  形成煤的必要条件包括适宜的气候和植物的大量生长繁殖。

  形成煤首先要有温暖、潮湿而且稳定的气候条件,另外再辅之以肥沃的土壤和充足的水分,使得植物能一代又一代持续、繁茂地生长繁殖,形成植物遗体长期持续的堆积。

  (1)适宜的地理环境。植物死亡后,遗体如果暴露在空气中,就会逐渐被氧化、分解,最后完全消失掉,无法形成煤。

  要想使植物遗体在堆积过程中不致被彻底氧化分解而使其一部分分解产物能保存下来并最终变成煤,必须具备适宜的地理环境。地形的起伏形成广大的沼泽地带,有利于植物群落的发展及植物残骸浸没水中,受厌氧细菌(即在缺氧或无氧的情况下能够生活的细菌)作用,发生变化并保存下来,以促使植物遗体向煤转化。

  (2)适宜的地质作用。堆积的植物遗体在有沼泽的环境中也不一定就能形成煤,如果沼泽的基底不下降,整个沼泽会很快被植物遗体填满,会造成后来死亡的植物遗体逐渐露出水面,暴露在空气中被细菌分解破坏而不能保存下来,不能继续堆积形成较厚的泥炭层,致使泥炭层不能被保存下来。


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我一直怀疑煤炭和石油形成的经典理论,那有那么多的树木同一时间被埋在地下,那有那么多动物几乎同时死亡而且恰巧同时埋在地下。是否应从地球内部找原因,是不是地球内部本来就大量聚集炭元素,就象聚集铁元素铜元素一样。炭元素化学性质並不活泼,但也不是完全不与其他元素和化合物起化学反应,从而使单质的炭元素逐渐演变为无烟煤,烟煤,褐煤等不同的煤炭。我也在煤矸石中发现过类似植物叶片的化石,由此说明煤根本不是植物炭化形成的。可否认为石油的形成也与地球内部本来就存在大量的炭元素有关呢。有些温泉喷出的气体有甲烷,二氧化碳,氢气,二氧化硫…等等,这些物质在特定条件下与炭发生化学而生成石油呢,石油的主要成份是炭氢两种元素,比如汽油柴油,当然还有氧硫等元素。总之,教科书中描述的煤炭石油形成的理论,我认为站不住脚。


辛福先


煤炭就是炭。如果把木头放在用铁桶里再用土埋起来,然后慢慢加热铁桶,最后就能得到炭。它是木头在加热过程中,有机物分解,挥发,剩下不宜挥发的炭。

煤就是这么来的,只是它上面还覆盖有一定的压力,使得它比炭密实。


海螺008


我认为煤炭形成于深层地下的石油液体大量溢出或渗入土层里,再经过几千万年至上亿年的时间沉淡和地壳变化(高温高压作用)及周边泥土的分解后而成煤炭的,我国东北的黑土亦不排除在千万年前曾被石油液体浸泡过的现象。


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