Alles, was Sie über Kohle wissen müssen

Kohle ist ein enorm wertvoller fossiler Brennstoff, der seit Jahrhunderten in der Industrie eingesetzt wird. Es besteht aus organischen Bestandteilen; Insbesondere Pflanzenmaterial, das in einer anoxischen oder nicht sauerstoffhaltigen Umgebung vergraben und über Millionen von Jahren komprimiert wurde. 

Fossil, Mineral oder Gestein?

Da Kohle organisch ist, widerspricht sie den normalen Klassifizierungsstandards für Gesteine, Mineralien und Fossilien: 

• Ein Fossil ist jedes Zeugnis von Leben, das im Gestein erhalten geblieben ist. Die Pflanzenreste der Kohle werden seit Millionen von Jahren "druckgekocht". Daher kann nicht genau gesagt werden, dass sie erhalten geblieben sind. 
• Mineralien sind anorganische, natürlich vorkommende Feststoffe. Während Kohle ein natürlich vorkommender Feststoff ist, besteht sie aus organischem Pflanzenmaterial.
• Steine ​​bestehen natürlich aus Mineralien. 

Sprechen Sie mit einem Geologen, der Ihnen sagt, dass Kohle ein organisches Sedimentgestein ist. Auch wenn es die Kriterien technisch nicht erfüllt, sieht es aus wie ein Fels, fühlt sich an wie ein Fels und befindet sich zwischen (sedimentären) Gesteinsschichten. In diesem Fall ist es also ein Stein. 

Geologie ist nicht wie Chemie oder Physik mit ihren festen und einheitlichen Regeln. Es ist eine Erdwissenschaft; und wie die Erde ist die Geologie voll von "Ausnahmen von der Regel". 

Auch die Gesetzgeber des Bundesstaates kämpfen mit diesem Thema: Utah und West Virginia führen Kohle als offizielles Staatsgestein an, während Kentucky Kohle 1998 zum Staatsmineral ernannte. 

Kohle: das organische Gestein

Kohle unterscheidet sich von jeder anderen Gesteinsart dadurch, dass sie aus organischem Kohlenstoff besteht: die tatsächlichen Überreste, nicht nur mineralisierte Fossilien, von toten Pflanzen. Heutzutage wird der Großteil der abgestorbenen Pflanzenstoffe durch Feuer und Verfall verbraucht und gibt seinen Kohlenstoff als Kohlendioxidgas an die Atmosphäre zurück. Mit anderen Worten wird es oxidiert. Der Kohlenstoff in der Kohle wurde jedoch vor Oxidation bewahrt und verbleibt in einer chemisch reduzierten Form, die zur Oxidation verfügbar ist.

Kohlengeologen studieren ihr Fach genauso wie andere Geologen andere Gesteine. Anstatt jedoch über die Mineralien zu sprechen, aus denen das Gestein besteht (weil es keine gibt, sondern nur Teile organischer Materie), bezeichnen Kohlegeologen die Bestandteile der Kohle als Mazeralien. Es gibt drei Gruppen von Mazeralien: Inertinit, Liptinit und Vitrinit. Um ein komplexes Thema zu vereinfachen, wird Inertinit im Allgemeinen aus Pflanzengeweben, Liptinit aus Pollen und Harzen und Vitrinit aus Humus oder abgebautem Pflanzenmaterial gewonnen.

Wo sich Kohle bildete

Das alte Sprichwort in der Geologie ist, dass die Gegenwart der Schlüssel zur Vergangenheit ist. Heute finden wir Pflanzenmaterial, das an anoxischen Orten konserviert wird: Torfmoore wie in Irland oder Feuchtgebiete wie die Everglades of Florida. Und tatsächlich finden sich fossile Blätter und Holz in einigen Kohlebetten. Geologen gehen daher seit langem davon aus, dass Kohle eine Form von Torf ist, die durch die Hitze und den Druck einer tiefen Bestattung entsteht. Der geologische Prozess der Umwandlung von Torf in Kohle wird als "Koalifizierung" bezeichnet.

Kohlebetten sind viel, viel größer als Torfmoore, einige von ihnen sind mehrere zehn Meter dick und kommen auf der ganzen Welt vor. Dies besagt, dass die antike Welt bei der Gewinnung der Kohle enorme und langlebige anoxische Feuchtgebiete gehabt haben muss. 

Geologische Geschichte der Kohle

Während Kohle in Gesteinen gefunden wurde, die so alt sind wie das Proterozoikum (möglicherweise 2 Milliarden Jahre alt) und so jung wie das Pliozän (2 Millionen Jahre alt), wurde der größte Teil der Kohle der Welt in der Karbonperiode (60 Millionen Jahre) abgebaut Strecke (359-299 mya), als der Meeresspiegel hoch war und Wälder von hohen Farnen und Cycads in riesigen tropischen Sümpfen wuchsen.

Der Schlüssel zum Erhalt der toten Materie der Wälder war, sie zu begraben. An den Felsen, die die Kohlebetten umschließen, können wir sehen, was passiert ist: Es gibt Kalksteine ​​und Schiefer, die im flachen Meer liegen, und Sandsteine ​​darunter, die von Flussdeltas abgelegt wurden.

Offensichtlich wurden die Kohlesümpfe von Meeresvorstößen überschwemmt. Dadurch konnten Schiefer und Kalkstein darauf abgelagert werden. Die Fossilien im Schiefer und im Kalkstein wandeln sich von Flachwasserorganismen zu Tiefwasserarten und dann zurück zu flachen Formen. Dann erscheinen Sandsteine, wenn Flussdeltas in die flache See vordringen und ein weiteres Kohlenbett darauf gelegt wird. Dieser Zyklus der Gesteinsarten heißt a Cyclothem.

Hunderte von Zyklothemen kommen in der Gesteinsfolge des Karbon vor. Nur eine Ursache kann dies bewirken - eine lange Reihe von Eiszeiten, die den Meeresspiegel anheben und absenken. Und in der Region, die sich zu dieser Zeit am Südpol befand, weist die Gesteinsaufzeichnung reichlich Spuren von Gletschern auf.

Diese Umstände haben sich nie wiederholt, und die Kohlen des Karbon (und der folgenden Perm-Periode) sind die unbestrittenen Champions ihrer Art. Es wurde behauptet, dass vor etwa 300 Millionen Jahren einige Pilzarten die Fähigkeit entwickelten, Holz zu verdauen, und das war das Ende des großen Zeitalters der Kohle, obwohl es jüngere Kohlebetten gibt. Eine Genomstudie in Wissenschaft gab dieser Theorie 2012 mehr Unterstützung. Wenn das Holz vor 300 Millionen Jahren gegen Fäulnis immun war, waren möglicherweise nicht immer anoxische Bedingungen erforderlich.

Kohlensorten

Kohle gibt es in drei Haupttypen oder Qualitäten. Zunächst wird der sumpfige Torf gepresst und erhitzt, um eine braune, weiche Kohle zu bilden Braunkohle. Dabei setzt das Material Kohlenwasserstoffe frei, die abwandern und schließlich zu Erdöl werden. Mit mehr Wärme und Druck setzt Braunkohle mehr Kohlenwasserstoffe frei und wird zur höherwertigen Steinkohle. Bituminöse Kohle ist schwarz, hart und hat normalerweise ein mattes bis glänzendes Aussehen. Noch größere Wärme- und Druckerträge Anthrazit, die höchste Klasse von Kohle. Dabei setzt die Kohle Methan oder Erdgas frei. Anthrazit, ein glänzender, harter schwarzer Stein, ist fast reiner Kohlenstoff und brennt mit großer Hitze und wenig Rauch. 

Wenn Kohle noch mehr Hitze und Druck ausgesetzt wird, wird sie zu einem metamorphen Gestein, da die Makeralien schließlich zu einem echten Mineral, Graphit, kristallisieren. Dieses glatte Mineral brennt immer noch, aber es ist viel nützlicher als Schmiermittel, Bestandteil von Stiften und anderen Rollen. Noch wertvoller ist das Schicksal von tief vergrabenem Kohlenstoff, der sich unter den im Mantel herrschenden Bedingungen in eine neue kristalline Form verwandelt: Diamant. Allerdings oxidiert Kohle wahrscheinlich lange bevor sie in den Mantel gelangen kann, sodass nur Superman diesen Trick ausführen kann.