Akmeņogles īsumā

Akmeņogles ir ārkārtīgi vērtīga fosilā degviela, kuru rūpniecībā izmanto simtiem gadu. To veido organiski komponenti; īpaši augu vielas, kas miljonu gadu laikā ir apraktas anoksiskā vai bez skābekļa saturētā vidē un saspiestas.

Tā kā tā ir organiska, ogles neatbilst ierastajiem iežu, minerālu un fosiliju klasifikācijas standartiem:

• Fosils ir visas dzīvības liecības, kas saglabājušās klintīs. Augu atliekas, kas veido ogles, miljoniem gadu tiek "gatavotas spiedienā". Tāpēc nav precīzi apgalvot, ka tie ir saglabājušies.
• Minerāli ir neorganiskas, dabā sastopamas cietas vielas. Kamēr ogles ir dabā sastopama cieta viela, tās sastāv no organiskiem augu materiāliem.
• Akmeņus, protams, veido minerāli.

Tomēr runājiet ar ģeologu, un viņi jums pateiks, ka ogles ir organiskas vielas nogulumiežu akmens. Pat ja tas tehniski neatbilst kritērijiem, tas izskatās kā klints, jūtas kā klints un ir atrodams starp (nogulumiežu) iežu loksnēm. Tātad šajā gadījumā tā ir klints.

Ģeoloģija nav tāda kā ķīmija vai fizika ar viņu nelokāmiem un konsekventiem noteikumiem. Tā ir Zemes zinātne; un tāpat kā Zeme, arī ģeoloģija ir pilna ar “likuma izņēmumiem”.

Valstu likumdevēji cīnās arī par šo tēmu: Jūta un Rietumvirdžīnija ogles uzskaita kā savas oficiālais valsts roks savukārt Kentuki ogles par savu valsts minerālu nosauca 1998. gadā.

Akmeņogles no visiem citiem akmeņiem atšķiras ar to, ka tās ir izgatavotas no organiskā oglekļa: mirušo augu faktiskās atliekas, nevis tikai mineralizētās fosilijas. Mūsdienās lielāko daļu atmirušo augu vielu patērē uguns un sabrukšana, tā oglekli atmosfērā atdodot kā oglekļa dioksīda gāzi. Citiem vārdiem sakot, tā ir oksidēts. Ogleklis oglēs tomēr tika aizsargāts no oksidācijas un paliek ķīmiski reducētā formā, kas ir pieejams oksidēšanai.

Ogļu ģeologi pēta savu priekšmetu tāpat kā citi ģeologi pēta citus klintis. Bet tā vietā, lai runātu par iežu veidojošajiem minerāliem (jo tādu nav, tikai organisko vielu gabaliņi), ogļu ģeologi ogļu komponentus dēvē par macerāli. Ir trīs macerālu grupas: inertinīts, liptinīts un vitrinīts. Lai vienkāršotu sarežģītu priekšmetu, inertinītu parasti iegūst no augu audiem, liptinītu no ziedputekšņiem un sveķiem un vitrinītu no humusa vai sadalītām augu vielām.

Vecais teiciens ģeoloģijā ir tāds, ka tagadne ir pagātnes atslēga. Mūsdienās mēs varam atrast, ka augu vielas tiek saglabātas anoksiskās vietās: kūdras purvos, piemēram, Īrijā, vai mitrājos, piemēram, Florida Everglades. Un, protams, fosilās lapas un koks ir sastopami dažās ogļu gultnēs. Tāpēc ģeologi jau sen ir pieņēmuši, ka ogles ir kūdras forma, ko rada dziļu apbedījumu karstums un spiediens. Ģeoloģisko procesu, pārvēršot kūdru par oglēm, sauc par “atvasinājumu”.

Ogļu gultnes ir daudz, daudz lielākas nekā kūdras purvi, dažu desmitu metru biezas, un tās sastopamas visā pasaulē. Tas saka, ka senajā pasaulē ogļu gatavošanas laikā bija jābūt milzīgiem un ilgstošiem anoksiskiem mitrājiem.

Kamēr ziņots par oglēm klintīs, kas ir tikpat senas kā Proterozoic (iespējams, 2 miljardi gadu), un tik jaunas kā kliocēns (2 miljoni gadu vecumam), lielākā daļa pasaules ogļu tika izlikta oglekļa perioda laikā, kas bija 60 miljoni gadu ilgs (359–299 m.ē.), kad bija paaugstināts jūras līmenis un gigantiskos tropu purvos izauga garu paparžu un velosipēdu meži.

Mežu mirušās vielas saglabāšanas atslēga bija tās apbedīšana. Mēs varam pateikt, kas notika no akmeņiem, kas ieskauj ogļu gultnes: augšpusē ir kaļķakmeņi un slānekļi, kas noklāti seklajās jūrās, un smilšakmeņi, kas zemāk ir nogulti ar upju deltām.

Acīmredzami ogļu purvus pārpludināja sasniegumi jūrā. Tas ļāva slāneklis un kaļķakmens, kas jāuzglabā virs tiem. Slānekļa un kaļķakmens fosilijas mainās no seklajiem organismiem uz dziļūdens sugām, pēc tam atkal uz seklajām formām. Tad parādās smilšakmeņi, upju deltām nokļūstot seklā jūrā, un virsū tiek novietota vēl viena ogļu gultne. Šo klinšu veidu ciklu sauc par a ciklotēma.

Carboniferous iežu secībā notiek simtiem ciklotēmu. To var izdarīt tikai viens iemesls - gara ledus laikmetu virkne, kas paaugstina un pazemina jūras līmeni. Un pietiekami droši, ka reģionā, kas tajā laikā atradās pie dienvidu pola, roka ierakstā ir bagātīgi pierādījumi par to ledāji.

Šis apstākļu kopums nekad nav atkārtojies, un oglekļa ogles (un sekojošais Permijas periods) ir neapstrīdami sava veida čempioni. Tika apgalvots, ka pirms apmēram 300 miljoniem gadu dažām sēņu sugām attīstījās spēja sagremot koksni, un tas bija ogļu lielā laikmeta beigas, kaut arī jaunākas ogļu gultnes pastāv. Genoma pētījums Londonā Zinātne sniedza šai teorijai lielāku atbalstu 2012. gadā. Ja koksnei bija imūna pret puvi pirms 300 miljoniem gadu, iespējams, ne vienmēr bija nepieciešami antioksiski apstākļi.

Akmeņogles ir trīs galvenie veidi vai pakāpes. Vispirms purvaino kūdru izspiež un karsē, veidojot brūnas, mīkstas ogles, ko sauc brūnogles. Procesa laikā materiāls izdala ogļūdeņražus, kas migrē prom un galu galā kļūst par naftu. Ar lielāku siltumu un spiedienu brūnogles izdala vairāk ogļūdeņražu un kļūst augstākas kvalitātes bitumena ogles. Bitumena ogles ir melnas, cietas un pēc izskata parasti ir blāvas vai spīdīgas. Joprojām lielāka siltuma un spiediena raža antracīts, ogļu augstākā pakāpe. Procesa laikā ogles izdala metānu vai dabasgāzi. Antracīts, spīdīgs, ciets melns akmens, ir gandrīz tīrs ogleklis un deg ar lielu siltumu un nelielu dūmu daudzumu.

Ja ogles tiek pakļautas vēl lielākam karstumam un spiedienam, tās kļūst par metamorfu iežu, kad macerāli beidzot kristalizējas par īstu minerālu, grafītu. Šis slidenais minerāls joprojām sadedzina, bet tas ir daudz noderīgāks kā smērviela, zīmuļu sastāvdaļa un citas lomas. Vēl vērtīgāks ir dziļi apraktās oglekļa liktenis, kurš mantijā atrastos apstākļos tiek pārveidots jaunā kristāliskā formā: dimants. Tomēr ogles, iespējams, oksidējas ilgi pirms tās var nokļūt mantijā, tāpēc šo triku varēja veikt tikai Supermens.