Ugljen u matici

Ugljen je izuzetno vrijedno fosilno gorivo koje se stotinama godina koristi u industriji. Sastoji se od organskih sastojaka; konkretno, biljna tvar koja je sahranjena u anoksičnom ili neoksigeniranom okruženju i komprimirana tijekom milijuna godina.

Budući da je organski, ugljen prkosi normalnim standardima klasifikacije stijena, minerala i fosila:

• Fosil je svaki dokaz života koji je sačuvan u stijeni. Ostatak biljaka koje čine ugljen milijunima godina "kuhani pod pritiskom". Stoga nije tačno reći da su sačuvani.
• Minerali su anorganske krute tvari u prirodi. Iako je ugljen krutina u prirodi, on je sastavljen od organskog biljnog materijala.
• Stijene se, naravno, sastoje od minerala.

Razgovarajte s geologom i oni će vam reći da je ugljen organski sedimentaran ljuljati. Iako tehnički ne zadovoljava kriterije, izgleda kao stijena, osjeća se poput stijene i nalazi se između listova (sedimentne) stijene. Dakle, u ovom slučaju to je stijena.

Geologija nije poput kemije ili fizike sa svojim postojanim i dosljednim pravilima. To je znanost o Zemlji; i poput Zemlje, geologija je puna "izuzetaka od pravila".

Državni zakonodavci se bore i s ovom temom: Utah i Zapadna Virdžinija navode ugljen kao svoj službeni državni rock dok je Kentucky ugljen 1998. godine nazvao državnim mineralom.

Ugljen se razlikuje od svake druge vrste stijene po tome što je izrađen od organskog ugljika: stvarni ostaci, ne samo mineralizirani fosili, mrtvih biljaka. Danas se velika većina mrtvih biljnih materija troši vatrom i raspadanjem, vraćajući svoj ugljik u atmosferu kao plin ugljični dioksid. Drugim riječima, jest oksidirani. Ugljik u uglju, međutim, sačuvan je od oksidacije i ostaje u kemijski reduciranom obliku, dostupan za oksidaciju.

Ugljeni geolozi proučavaju svoj predmet na isti način kao i drugi geolozi koji proučavaju druge stijene. Ali umjesto da razgovaraju o mineralima koji čine stijenu (jer ih nema, samo komadići organske tvari), geolozi za ugalj nazivaju komponente ugljena kao macerals. Postoje tri skupine macerala: inertinit, liptinit i vitrinit. Da bi se pojednostavili složeni subjekti, inertinit se obično dobiva iz biljnih tkiva, liptinit iz polena i smola, a vitrinit iz humusa ili razgrađene biljne materije.

Stara izreka geologije je da je sadašnjost ključ prošlosti. Danas možemo pronaći biljnu tvar koja se čuva na anoksičnim mjestima: tresetne močvare poput onih u Irskoj ili močvarna područja poput Floride Everglades. I sigurno, fosilni listovi i drvo nalaze se u ležištima ugljena. Stoga su geolozi dugo pretpostavili da je ugljen oblik treseta stvoren toplinom i pritiskom dubokog ukopa. Geološki proces pretvaranja treseta u ugljen naziva se "koalifikacija".

Ugljeni kreveti su mnogo, puno veći od tresetnih močvara, debljine nekih nekoliko desetaka metara, a javljaju se u cijelom svijetu. To govori da je drevni svijet morao imati golema i dugovječna anoksična močvara tijekom stvaranja ugljena.

Dok je zabilježen ugljen u stijenama starim kao Proterozoic (vjerojatno 2 milijarde godina) i mlad kao Pliocen (2 milijuna godina), velika većina svjetskog ugljena položena je tijekom razdoblja ugljikohidrata, u razdoblju od 60 milijuna godina (359-299 m.y.a.) kada je razina mora bila visoka i šume visokih paprati i ciklida rasle su u gigantskim tropskim močvarama.

Ključ očuvanja mrtve materije šuma bio je zakopanje. Možemo reći što se dogodilo sa stijenama koje zatrpavaju ugljen korita: na vrhu su vapnenci i škriljevi, položeni u plitkim morima, a ispod njih obloženi pješčanikima rijeke delta.

Očito je da su močvarne močvare poplavile napredak u moru. Ovo je dopušteno škriljac i vapnenac koji će se odlagati na njih. Fosili u škriljcu i vapnencu mijenjaju se iz plitkovodnih u dubokovodne vrste, a zatim se vraćaju u plitke oblike. Tada se pojavljuju pješčenjaci kako se riječne delte prodiru u plitka mora, a na vrhu se polaže još jedan sloj ugljena. Ovaj ciklus vrsta stijena naziva se a cyclothem.

Stotine ciklotema pojavljuju se u stijenskim stijenama karbona. To može učiniti samo jedan uzrok - dugački niz ledenih doba koji podižu i spuštaju razinu mora. I sasvim sigurno, u regiji koja je u to vrijeme bila na južnom polu, kameni zapisi pokazuju obilje dokaza o tome ledenjaka.

Ta okolnost nikada se nije ponovila, a ugljenici karbona (i sljedeće permsko razdoblje) nesporni su prvaci svoje vrste. Tvrdi se da su prije otprilike 300 milijuna godina neke vrste gljiva razvile sposobnost iskopavanja drva, i to je bio kraj velikog doba ugljena, iako mlađi slojevi ugljena postoje. Studija genoma u Znanost dao toj teoriji više potpore u 2012. godini. Ako je drvo prije 300 milijuna godina bilo imuno na truljenje, možda nisu uvijek potrebni anoksicni uvjeti.

Ugljen se isporučuje u tri glavne vrste ili vrste. Prvo se močvarni treset iscijedi i zagrijava da se dobije smeđi, meki ugljen zvan lignit. U tom procesu materijal oslobađa ugljikovodike, koji migriraju dalje i s vremenom postaju naftni. Uz više topline i tlaka lignit oslobađa više ugljikovodika i postaje viši stupanj bituminozni ugljen. Bituminozni ugljen je crn, tvrd i obično je dosadan do sjajnog izgleda. Još veći prinosi topline i tlaka antracit, najviši stupanj ugljena. U procesu, ugljen oslobađa metan ili prirodni plin. Antracit, sjajni, tvrdi crni kamen, gotovo je čisti ugljik i gori velikom vrućinom i malo dima.

Ako se ugljen podvrgne još većoj toplini i pritisku, on postaje metamorfna stijena dok se macerali napokon kristaliziraju u pravi mineral, grafit. Ovaj klizavi mineral i dalje gori, ali je mnogo korisniji kao mazivo, sastojak olovaka i drugih uloga. Još je vrjednija sudbina duboko zakopljenog ugljika koji se u uvjetima koji se nalaze u plaštu pretvara u novi kristalni oblik: dijamant. Međutim, ugljen vjerojatno oksidira mnogo prije nego što može ući u plašt, tako da je samo Superman mogao izvesti taj trik.