Uhlie v skratke

Uhlie je nesmierne cenné fosílne palivo, ktoré sa v priemysle používa už stovky rokov. Skladá sa z organických zložiek; konkrétne rastlinná hmota, ktorá bola pochovaná v anoxickom alebo neoxidovanom prostredí a stlačená po milióny rokov.

Pretože je organické, uhlie odmieta bežné štandardy klasifikácie hornín, minerálov a fosílnych palív:

• Fosília je akýkoľvek dôkaz života, ktorý sa zachoval v skale. Rastliny, ktoré tvoria uhlie, boli „varené tlakom“ milióny rokov. Preto nie je správne tvrdiť, že boli zachované.
• Minerály sú anorganické, prirodzene sa vyskytujúce pevné látky. Zatiaľ čo uhlie je prírodne sa vyskytujúca tuhá látka, skladá sa z organického rastlinného materiálu.
• Horniny sú samozrejme tvorené minerálmi.

Porozprávajte sa s geológom a povedia vám, že uhlie je organické sedlinový skale. Aj keď to nespĺňa technické kritériá, vyzerá to ako skala, cíti sa ako skala a nachádza sa medzi listami (sedimentárnej) horniny. V tomto prípade je to skala.

Geológia nie je ako chémia alebo fyzika so svojimi stabilnými a konzistentnými pravidlami. Je to veda o Zemi; a podobne ako Zem, aj geológia je plná „výnimiek z pravidla“.

S touto témou zápasia aj štátni zákonodarcovia: Utah a Západná Virgínia uvádzajú uhlie ako svoje oficiálny štátny rock zatiaľ čo Kentucky v roku 1998 označil uhlie za svoj štátny nerast.

Uhlie sa líši od všetkých ostatných druhov hornín tým, že je vyrobené z organického uhlíka: skutočné zvyšky, nielen mineralizované fosílie, mŕtvych rastlín. Dnes je veľká väčšina mŕtvych rastlinných látok spotrebovaná ohňom a rozpadom, čím vracia svoj uhlík do atmosféry ako oxid uhličitý. Inými slovami to tak je oxiduje. Uhlík v uhlí sa však chránil pred oxidáciou a zostáva v chemicky redukovanej forme, ktorá je k dispozícii na oxidáciu.

Uhlie geológovia študujú ich predmet rovnakým spôsobom, ako ostatní geológovia študujú iné horniny. Ale namiesto toho, aby sme hovorili o mineráloch, ktoré tvoria horninu (pretože neexistujú žiadne, iba kúsky organických látok), geológovia uhlia označujú zložky uhlia ako macerals. Existujú tri skupiny macerálov: inertinit, liptinit a vitrinit. Aby sa zjednodušila zložitá problematika, inertinit sa všeobecne získava z rastlinných tkanív, liptinitu z peľu a živíc a vitrinitu z humusu alebo rozpadnutej rastlinnej hmoty.

V geológii sa hovorí, že prítomnosť je kľúčom k minulosti. Dnes môžeme nájsť rastlinnú hmotu konzervovanú na anoxických miestach: rašeliniská podobné tým v Írsku alebo mokrade ako Everglades na Floride. A v niektorých uhoľných lôžkach sa nachádzajú fosílne listy a drevo. Preto geológovia už dlho predpokladajú, že uhlie je forma rašeliny, ktorú vytvára teplo a tlak hlbokého pohrebiska. Geologický proces premeny rašeliny na uhlie sa nazýva „koalifikácia“.

Uhoľné postele sú omnoho väčšie, ako rašelinové rašeliniská, majú hrúbku niekoľko desiatok metrov a vyskytujú sa na celom svete. To hovorí, že staroveký svet musel mať pri výrobe uhlia obrovské a dlhotrvajúce anoxické mokrade.

Zatiaľ čo uhlie bolo hlásené v horninách starých ako proterozoik (asi 2 miliardy rokov) a mladých ako pliocén (2 milióny) rokov), veľká väčšina svetového uhlia bola položená počas obdobia karbónu, 60 miliónov rokov (359 - 299 m.y.a.), keď bola hladina mora vysoká a v obrovských tropických močiaroch rástli lesy vysokých paprade a kaskád.

Kľúčom k zachovaniu mŕtvych lesov bolo pochovanie. Môžeme povedať, čo sa stalo s horninami, ktoré ohraničujú uhoľné podložia: na vrchu sú vápence a bridlice, ukladané v plytkých moriach a pod nimi ukladané pieskovce riečne delty.

Je zrejmé, že uhoľné močiare boli zaplavené pokrokom v mori. To bolo povolené škrupina a vápenec, ktorý sa má uložiť na ne. Fosílie v bridlici a vápenci sa menia z organizmov plytkej vody na hlbokomorské druhy, potom späť na plytké formy. Potom sa piesočné kamene objavujú ako riečne delty postupujúce do plytkých morí a na vrch je položená ďalšia uhoľná vrstva. Tento cyklus typov hornín sa nazýva a cyclothem.

V skalnej postupnosti Uhlíkov sa vyskytujú stovky cyklotémov. Môže to urobiť iba jedna príčina - dlhá séria ľadovcov zvyšujúcich a znižujúcich hladinu mora. A skutočne, v regióne, ktorý bol v tom čase na južnom póle, je zaznamenaný bohatý nález ľadovcov.

Tento súbor okolností sa nikdy neobnovil a uhlie Uhlíka (a nasledujúce Permské obdobie) sú nespornými šampiónmi svojho druhu. Tvrdilo sa, že približne pred 300 miliónmi rokov sa u niektorých druhov húb vyvinula schopnosť tráviť drevo, a to bol koniec veľkého veku uhlia, hoci mladšie uhoľné vrstvy existujú. Štúdia genómu v roku 2007 veda dal tejto teórii väčšiu podporu v roku 2012. Ak bolo drevo odolné voči hnilobe pred 300 miliónmi rokov, možno neboli vždy potrebné anoxické podmienky.

Uhlie sa dodáva v troch hlavných typoch alebo stupňoch. Najskôr sa močaristá rašelina stlačí a zahreje na hnedé mäkké uhlie hnedé uhlie. Pri tomto postupe materiál uvoľňuje uhľovodíky, ktoré migrujú preč a nakoniec sa stanú ropou. S väčším množstvom tepla a tlaku uvoľňuje hnedé uhlie viac uhľovodíkov a stáva sa tak kvalitnejším bitúmenové uhlie. Bitúmenové uhlie je čierne, tvrdé a obyčajne matné až lesklé. Stále vyššie výnosy tepla a tlaku antracit, najvyšší stupeň uhlia. Pri tomto procese uhlie uvoľňuje metán alebo zemný plyn. Antracit, lesklý tvrdý čierny kameň, je takmer čistý uhlík a horí veľkým teplom a malým množstvom dymu.

Ak je uhlie vystavené stále väčšiemu teplu a tlaku, stáva sa metamorfovanou horninou, keď maceraly nakoniec vykryštalizujú na skutočný minerál, grafit. Tento klzký minerál stále horí, ale je oveľa užitočnejší ako lubrikant, prísada do ceruziek a iných rolí. Ešte cennejším je osud hlboko zakopaného uhlíka, ktorý sa v podmienkach nachádzajúcich sa v plášti transformuje na novú kryštalickú formu: diamant. Uhlie však pravdepodobne oxiduje dlho predtým, ako sa môže dostať do plášťa, takže tento trik mohol vykonať iba Superman.