Hiili pähkinäkuoressa

Hiili on erittäin arvokas fossiilinen polttoaine, jota on käytetty satojen vuosien ajan teollisuudessa. Se koostuu orgaanisista komponenteista; Erityisesti kasviaine, joka on haudattu hapettomaan tai hapettumattomaan ympäristöön ja puristettu miljoonien vuosien aikana.

Koska kivihiili on orgaanista, se ei vastaa kivien, mineraalien ja fossiilien tavanomaisia ​​luokitusstandardeja:

• Fossiili on mikä tahansa todiste elämästä, joka on säilynyt kalliossa. Hiilen muodostavat kasvien jäännökset ovat olleet "painekeitetyt" miljoonia vuosia. Siksi ei ole tarkka sanoa, että ne on säilytetty.
• Mineraalit ovat epäorgaanisia, luonnossa esiintyviä kiinteitä aineita. Hiili on luonnossa esiintyvä kiinteä aine, mutta se koostuu orgaanisesta kasvimateriaalista.
• Kivet koostuvat tietenkin mineraaleista.

Keskustele kuitenkin geologin kanssa, ja he kertovat sinulle, että hiili on orgaaninen kerrostunut rock. Vaikka se ei teknisesti täytä kriteerejä, se näyttää kalliolta, tuntuu kalliolta ja löytyy (sedimenttisen) kiven levyjen väliin. Joten tässä tapauksessa se on kallio.

Geologia ei ole kuin kemia tai fysiikka niiden lujattomilla ja yhdenmukaisilla säännöillä. Se on maatiede; ja kuten maan, geologia on täynnä "poikkeuksia säännöstä".

Valtion lainsäätäjät kamppailevat myös tämän aiheen kanssa: Utah ja Länsi-Virginia luettelevat hiilen omakseen virallinen valtion rock Kentucky nimitti kivihiilen valtion mineraaliksi vuonna 1998.

Hiili eroaa kaikista muista kivimuodoista siinä, että se on tehty orgaanisesta hiilestä: kuolleiden kasvien todelliset jäännökset, ei vain mineralisoituneita fossiileja. Nykyään valtaosa kuolleista kasviaineista kuluu tulessa ja rappeutumisessa, palauttaen hiilensä ilmakehään kaasun hiilidioksidina. Toisin sanoen se on hapetettu. Kivihiilessä oleva hiili kuitenkin säilyi hapettumiselta ja pysyy kemiallisesti pelkistetyssä muodossa, joka on käytettävissä hapetukseen.

Hiiligeologit tutkivat aihettaan samalla tavalla kuin muut geologit tutkivat muita kiviä. Mutta sen sijaan, että puhutaan kiven muodostavista mineraaleista (koska niitä ei ole, vain vähän orgaanista ainetta), hiiligeologit viittaavat hiilen komponentteihin macerals. Maceraaliryhmiä on kolme: inertiniitti, liptiniitti ja vitriniitti. Monimutkaisen aiheen ylimääräisen yksinkertaistamiseksi inertiniitti johdetaan yleensä kasvien kudoksista, liptiniitti siitepölystä ja hartseista ja vitriniitti humusesta tai hajotetusta kasviaineesta.

Geologian vanha sanonta on, että nykyisyys on avain menneisyyteen. Nykyään voimme löytää kasviaineen säilyvän hapettumattomissa paikoissa: turvesoissa kuten Irlannissa tai kosteikkoissa, kuten Floridan Everglades. Ja totta, fossiilisia lehtiä ja puuta löytyy joistakin hiilipeiteistä. Siksi geologit ovat jo kauan oletaneet, että kivihiili on turpeen muoto, jonka syvähautaamisen lämpö ja paine luovat. Geologista prosessia, jolla turve muutetaan hiileksi, kutsutaan "hiiletykseksi".

Hiilipetiä on paljon, paljon suurempia kuin turvesoita, joiden paksuus on joitakin kymmeniä metrejä, ja niitä esiintyy kaikkialla maailmassa. Tämä sanoo, että muinaisessa maailmassa on pitänyt olla valtavia ja pitkäikäisiä hapettumattomia kosteikkoja hiilen valmistuksen aikana.

Kivihiilestä on ilmoitettu niin vanhoissa kuin proterotsooisissa (mahdollisesti 2 miljardia vuotta) ja nuorempina kuin pjoseenissa (2 miljoonaa vuotta vanha), suurin osa maailman hiilestä kaadettiin hiilidioksidikaudella, 60 miljoonan vuoden jaksolla (359 - 299 m.a.) kun merenpinta oli korkea ja korkeiden saniaisten ja pyöräilymetsien metsät kasvoivat jättimäisissä trooppisissa soissa.

Avain metsien kuolleen aineen säilyttämiseen oli sen hautaaminen. Voimme kertoa, mitä tapahtui kivihiilikerroksia ympäröivien kivien avulla: niiden päällä on kalkkikivejä ja liuskekiveä, jotka on laskettu mataliin meriin, ja hiekkakivet alapuolella, joita joen deltat laskevat.

Ilmeisesti meren kehityksestä tulvii kivihiilen soita. Tämä sallii saviliuske ja kalkkikivi, joka kerrostetaan niiden päälle. Kilven fossiilit ja kalkkikivi muuttuvat matalassa vedessä olevista organismeista syvänmeren lajeiksi, sitten takaisin mataliin muotoihin. Sitten hiekkakivet ilmestyvät joen suistien edetessä mataliin meriin ja toinen hiilipohja lasketaan päälle. Tätä kivityyppisykliä kutsutaan a: ksi cyclothem.

Hiilen kalliojärjestyksessä esiintyy satoja sykloheemoja. Vain yksi syy voi tehdä sen - pitkä merenpinnan nostavien ja laskevien jääkausien sarja. Ja totta, alueella, joka oli tuolloin etelänavalla, rock-ennätys näyttää runsaasti todisteita jäätiköt.

Tämä olosuhteiden joukko ei ole koskaan toistunut, ja hiilen hiilet (ja seuraava Permin kausi) ovat kiistattomia mestareita tyypillään. On väitetty, että noin 300 miljoonaa vuotta sitten joillakin sienilajilla kehittyi kyky sulattaa puuta, ja se päättyi kivihiilen suuren ikäkauden päähän, vaikka nuorempia hiilipetiä onkin olemassa. Genomitutkimus vuonna 2004 tiede antoi tuelle teorialle enemmän tukea vuonna 2012. Jos puu oli immuunijäämäinen ennen 300 miljoonaa vuotta sitten, niin ehkä hapettomat olosuhteet eivät aina olleet välttämättömiä.

Hiiltä on kolme päätyyppiä tai laatua. Ensin puristettu turve puristetaan ja kuumennetaan ruskean, pehmeän hiilen muodostamiseksi ruskohiilen. Prosessissa materiaali vapauttaa hiilivetyjä, jotka muuttuvat pois ja lopulta muuttuvat öljyksi. Kun enemmän lämpöä ja painetta ligniitti vapauttaa enemmän hiilivetyjä ja siitä tulee korkealaatuisempaa bitumin hiili. Asfalttinen kivihiili on mustaa, kovaa ja ulkonäöltään yleensä himmeää tai kiiltävää. Vielä suurempi lämmön ja paineen saanto antrasiitti, korkeimman luokan kivihiili. Prosessissa hiili vapauttaa metaania tai maakaasua. Antrasiitti, kiiltävä, kova musta kivi, on melkein puhdasta hiiltä ja palaa suurella kuumuudella ja vähän savua.

Jos kivihiilelle kohdistuu vielä enemmän lämpöä ja painetta, siitä tulee metamorfinen kivi, kun makeraalit kiteytyvät lopulta todelliseksi mineraaliksi, grafiittiksi. Tämä liukas mineraali palaa edelleen, mutta se on paljon hyödyllisempi voiteluaineena, ainesosana lyijykynässä ja muissa tehtävissä. Vielä arvokkaampi on syvälle haudatun hiilen kohtalo, joka vaipan olosuhteissa muuttuu uuteen kiteiseen muotoon: timanttiin. Kivihiili hapettuu kuitenkin todennäköisesti kauan ennen kuin se pääsee vaippaan, joten vain Superman pystyi suorittamaan sen tempun.