Йозеф Аугуста - Исчезнувший мир (Рисунки З. Буриана)
Этот процесс можно сравнить с термической перегонкой. Окись углерода СО2 и углеводород метан СН4 уходят главным образом в воздух, вода Н2О переходит либо в виде пара в воздух, либо впитывается в землю. Ввиду того, что окиси углерода и воды образуется больше, чем метана, больше всего убывает кислорода О, несколько меньше водорода Н и углерода С, и всегда остается вещество, обогащенное углеродом и обедненное кислородом и водородом. Такой процесс в различные геологические эпохи приводил к преобразованию торфа в каменный уголь и антрацит и заканчивался лишь образованием графита, который содержит почти 100% углерода.
Углерод, водород и кислород встречаются в углях, в виде твердых соединений и от соотношения их количеств зависит калорийность углей.
Нагроможденные растительные остатки, которые переходят в угли, все время уменьшаются в объеме не только за счет потери летучих веществ (воды, окиси углерода и углеводородов), но и под давлением вышележащих пород. Это уменьшение объема нельзя выразить точными цифрами. Но тем не менее считается, что слой каменного угля составляет от 1/8 до 1/5, а слой антрацита — примерно 1/12 часть первоначального объема растительной массы.
Можешь ли ты, дорогой читатель, представить, сколько растительной массы потребовалось для образования питтсбургских угольных слоев в США, которые при постоянной толщине 2 м занимают площадь 5450 кмІ?
Угольные слои имеют характер типичных пластов. Их толщина (мощность) бывает различной, от нескольких сантиметров до 10 м, редко свыше 10 м. Самым мощным каменноугольным слоем в мире является антрацитовый слой «Мамонт» в Пенсильванском бассейне (Северная Америка); в южной части бассейна его средняя мощность составляет 15 м.
Площадь угольных бассейнов очень различна. Мирошовский бассейн, например, имеет площадь 5,5 кмІ, Верхнесилезский — уже 5757 кмІ, а Миссурийский в Америке — даже 202000 кмІ.
По внешним свойствам мы выделяем угли матовые и угли блестящие. Последние возникли в результате изменения компактной растительной массы.
Разновидностью матовых углей являются угли «свечные», которые можно обрабатывать на токарном станке и полировать; это прекрасные газовые угли, образовавшиеся из мелких растительных остатков. На ниржанских шахтах, где они также встречаются, их называют углями пластинчатыми. Подобные им богхеды, получившие это название по одной шотландской деревне, отличаются лишь большим содержанием золы.
Угли волокнистые, также называемые фюзеновыми, образовались путем прямой углефикации растительных частей, например при древних лесных пожарах, или из сгнивших растительных остатков.
По содержанию летучих веществ угли делятся на жирные (спекшиеся угли с большим количеством газов) и нежирные, или тощие (песчанистые и шлаковые угли, бедные газами).
Если водные потоки несли в котловины с зелеными лесами только чистую воду, то торфяники содержали лишь остатки растений; сегодня вместо них мы имеем пласты чистого каменного угля.
Если же, однако, временами в котловину после больших дождей воды приносили ил, он оседал между стволами растений, ветвями и листьями, давая начало загрязненному горючему веществу, современному нечистому углю, или «горжлаку». Если наносы ила были более мощными, они покрывали слоем всю котловину или некоторую ее часть; в угольном слое возникали пропластки сланцев или песчаников.
Когда наступало более длительное изменение климата, проявлявшееся на материке, окружавшем котловину, в более продолжительных и сильных дождях, водные потоки приносили в низины и торфяные котловины большое количество ила и более грубого материала. Эти наносы оседали в наиболее глубоких местах котловины, заносили корни древовидных хвощей (Calamites), плаунов (Lepidodendron и Sigillaria) и других растений, мешали их росту и наконец приводили к их отмиранию. Если наводнения часто повторялись, то это впоследствии обусловливало образование мощных пластов сланцев или песчаников.
Повторение этих процессов являлось причиной возникновения мощных угленосных толщ, в которых угольные слои перемежаются с пластами сланцев, песчаников, аркозов или конгломератов. Такие угленосные толщи отдельных каменноугольных бассейнов часто имеют мощность в несколько тысяч метров, что обусловлено медленным прогибанием дна котловины в процессе осадочного цикла. В свою очередь постоянное опускание почвы было причиной образования торфов, так как поверхность погружающейся котловины всегда была болотистой.
Там, где опускание прекращалось, котловина покрывалась наносами, болота исчезали и вскоре исчезали и условия для дальнейшего образования торфа. Хотя растительность там оставалась,но это были лишь разновидности, произраставшие на сухой почве (не в воде), и когда они отмирали или падали от сильного ветра, то истлевали на воздухе, так как не могли попасть под защитный слой воды.
Из этого следует, что образование угольных слоев, их мощность и количество в угленосной толще не были случайными и зависели от многих факторов.
Торфяники во время позднего карбона возникали как внутри континентов, далеко от моря, так и вблизи морского берега.
Внутриконтинентальные бассейны заполнялись только пресноводными осадками и получили название лимнических угольных бассейнов.
Напротив, торфяники, располагающиеся около берегов моря, при колебаниях уровня моря часто заливались морской водой и покрывались морскими осадками. Такие угольные бассейны называются паралическими и характеризуются тем, что между пластами пресноводного происхождения с пресноводной или сухопутной фауной и флорой располагаются пласты морского происхождения с типичными морскими животными, например трилобитами, лилиями, плеченогими и т. д.
К лимническим бассейнам относятся, например, все каменноугольные бассейны Чехословакии, к паралическим — лишь Остравский район Верхнесилезского бассейна.
Основой каменноугольных слоев были здесь древовидные растения болот и топей, которые росли во время позднего карбона (ранней перми).Что было бы теперь без угля? Без угля, например, в последние 100 лет нельзя было бы широко использовать паровые машины для приведения в движение машин на заводах, электростанциях и на транспорте. Недаром уголь называют «черным золотом»!
Еще одно интересное замечание о значении угля. Верно его выразил инженер Вацлав Шуста (1892 — 1953), когда написал следующее:
«Так же, как современные деревья в своей древесине накапливают солнечную энергию, которую воспринимают в форме света и тепла, мы можем говорить, что сейчас выкапываем из-под земли солнечную энергию, накопленную растениями миллионы лет назад».
