比如次烟煤可以在低至35~80摄氏度之间形成 , 而无烟煤的形成至少需要180~245℃ 。
另外在煤炭的形成过程中 , 堆积作用也很重要 , 它需要大量的植物进行参与 。
植物堆积大致可以分为原地堆积和异地堆积 , 前者通常指植物残骸没有经过流水或者风的搬运作用 , 直接在原地慢慢堆积 。
后者情况与之相反 , 由于水流或者其他外界因素的干扰 , 煤炭堆积会因水流作用出现在其他没有植物堆积的地方 。
例如我国的华北平原 , 那里的煤层就由西部高原河流的影响 , 从而带来了大量的煤炭 。
再者就是微生物作用 , 它们会出现在已经死亡的植物中 , 然后逐步分解植物 , 形成新的有机体 。
从化学层面看 , 植物的木质组织主要由纤维素、半纤维素和木质素组成 。
现代泥炭多为木质素 , 纤维素和半纤维素的含量占据40%左右 , 并且还存在其他有机化合物 。
不管是木质素还是纤维素 , 留存最多的元素为碳氢氧 , 煤作为植物高度碳化的结果 , 这意味着煤炭主要会通过脱水、脱羧和去甲烷 。
除此之外 , 不同植物类型死亡后形成的煤炭也有较大区别 。
例如孢子植物主要生成烟煤和无烟煤 , 如果是新生代时期的被子植物则以褐煤和泥炭为主 。
经过这一系列的介绍我们已经得知 , 煤炭的具体形成过程还有影响因素 。
简单的思考就不难发现 , 那些特厚的煤层往往需要大量的植物进行沉积 。
尽管在地球的大多数地质时期都有煤炭 , 但所有的煤层基本都在石炭纪和二叠纪 。
晚古生代冰河期 , 由于冰川作用导致的海平面下降给煤炭形成提供了理想条件 , 但在三叠纪之后 , 煤炭的形成基本告终 。
跨越时代的沉积在过去的几十亿年中 , 石炭纪至三叠纪期间 , 地球的气候足够温暖湿润 , 非常适合植物生长 。
因此这一时期植物的面积足够充足 , 个头也十分高大 。
另外在远古时代的地球 , 植物的生长环境主要以藻类植物和菌类植物为主 , 包括石炭纪时期的沼泽地 。
这些都为煤炭沉积带来的有利因素 。
另外在特厚煤层中还有一个因素不可忽略的是 , 地质活动的影响 。
地质学家在对特厚煤层的研究中普遍发现 , 要想形成这样的煤层除了植物多 , 地壳运动对其的影响也很小 。
这让沉积过程有了一个稳定的环境 , 由此不会出现断层的现象 。
不过仅凭有利的地理位置和大量植物还不能广泛解释石炭纪的煤层 , 导致煤层快速沉积的其他因素还有高含氧量 。
这会促进野火的发生 , 并且增加木炭的出现 。
但在3亿年前 , 煤层的形成被突然放缓 。
后来科学家经过研究认为 , 木质分解素的出现导致树木沉积来不及碳化 。
由真菌进化出来的木质分解素能够分解树木结构 , 并且大量降解木质素 。
相关分析认为 , 一种白腐真菌的祖先大约在2.9亿年前进化出了这种木质素降解能力 。
在早期的树木中 , 木质素的出现使得植物能够长得更硬、更具木质化 。
但这一时期的真菌和细菌还没有进化出分解能力 。 因此树木在死亡后并没有完全腐烂 , 而是跟着地质沉积被埋进了地下 , 最终碳化形成煤 。
白腐真菌分解木质素的过程简单来讲 , 真菌通过释放出的活性分子和酶将植物的保护化合物“撕裂” 。
一旦保护树木的木质素被分解 , 白腐真菌就可以消化吸收纤维素 , 然后将其转为糖份供自己生长 。
所以从这几个方面来讲 , 远古地球确实是有充足的资源让煤炭去慢慢发展 。
另外在地球造煤的几个重要时期内 , 超过6000万年的时间足以让煤层有充足的时间去发育 。
不过在今天 , 科学家发现褐腐真菌已经进化出了一种绕开分解木质素的能力 , 这样植物在死亡后即使被真菌分解仍然可以保留木质素 。
科学家认为温带地区的森林中 , 已经死去的棕色原木会在几百万年后逐渐形成煤炭 。
这样的未来十分遥远 , 当下需要做的是尽可能避免依赖煤炭资源给环境带来的问题 。
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