不少人从小就听过一个说法,煤炭是远古时期的动植物尸体埋在地下,经过亿万年的地质作用变成的。
可现在咱们国家已经探明的煤炭储量超过一千四百亿吨,全球的煤炭总储量更是超过一万亿吨,这么大的量,真的全靠古代动植物尸体堆出来吗。
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很多人心里都犯过这个嘀咕,怎么会有这么多动植物一起死在一块,还刚好都能变成煤呢,今天咱们就把这个事儿说清楚,用权威的地质研究结论给大家解开这个疑问。
目前国际地质学界的主流结论,煤炭确实是远古植物经过长期地质作用形成的,这个结论不是猜出来的,是靠无数地质勘探和化石证据堆出来的,之所以储量会这么大,和远古时期特殊的气候地理条件有关系,不是咱们想的那样,所有动植物死了都能变煤。
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要讲清楚这件事儿,得先回到煤炭形成的源头,也就是地质历史上的三个重要成煤期。
第一个是距离现在大概3.5亿到2.8亿年的石炭纪,第二个是2.9亿到2.5亿年的二叠纪,第三个是1.4亿到6500万年的侏罗纪和白垩纪,这三个时期形成的煤炭,占了全球已探明煤炭总储量的98%以上。
这几个时期的地球环境,和现在完全不一样,当时的陆地气候整体温暖湿润,大气中的二氧化碳浓度比现在高很多,氧气含量也比现在高,非常适合植物生长。
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而且当时的植物,主要是巨大的蕨类植物和裸子植物,石炭纪的蕨类植物能长到三四十米高,成片的森林覆盖了几乎所有的低洼大陆,根本不像现在只有少数地方才有大片密林。
这些植物生长速度快,死亡之后也不会很快被分解,因为当时陆地上还没有进化出能分解木质素的微生物,植物死了之后,整个躯干都会完整地留下来,不断堆积在沼泽里。
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大家可以想象一下,一片上百万平方公里的沼泽森林,植物不断生长不断死亡,尸体一层一层堆上去,几万年几十万年下来,堆积的厚度能达到几十米甚至上百米,这样的规模,本身就已经很可观了。
之后随着地质运动,这些堆积的植物尸体被慢慢埋到地下,温度和压力不断升高,经过千万年的作用,植物中的水分和其他杂质慢慢被排出去,碳元素不断富集,就慢慢变成了泥炭。
再之后变成褐煤,烟煤,最后变成无烟煤,整个过程需要几百万到几千万年的时间,而且不是所有的植物堆积都能变成煤,只有满足稳定埋藏,不被风化侵蚀的条件才能成功。
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那这么一算下来,一块几亿吨的煤田,需要多少植物才能形成呢,根据地质学家的测算,形成一吨干基煤,大概需要两到三吨的原始植物干物质,而植物的整体干重大概只占新鲜植物的四分之一左右。
也就是说,形成一吨煤大概需要八九吨的新鲜植物,看起来这个需求量很大,但放到成煤期几百万年的时间尺度,还有上百万平方公里的成煤沼泽来看,这个量根本不算什么。
咱们举个真实的例子,现在华北地区的石炭二叠纪煤田,很多煤层厚度能达到十几米,这个厚度对应的原始植物堆积,大概是几百米厚,而整个成煤沼泽持续堆积的时间超过一千万年,平均每年只要堆积不到一毫米的植物,就能攒够足够的量,这个速度其实是很容易达到的。
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还有人会问,为什么现在看不到这么大规模的成煤作用了,其实原因也很简单,现在的环境和成煤期完全不一样了,现在地球的气候比远古时期冷很多,大陆上大部分地区都是干旱或者寒冷气候,能支撑大面积森林持续生长堆积的沼泽少了很多。
现在已经有了能分解木质素的微生物,还有大量以木材为食的动物,植物死亡之后,不出几百年就会被分解完,根本堆不起几十米厚的原始植物层,自然也就没法形成大规模的新煤田了。
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至于说为什么煤炭里很少能看到植物化石,其实不是没有,而是在长期的地质作用中,植物的结构被完全破坏了,只有少数煤田的顶底板或者夹层里,才能保留完整的植物化石,地质学家就是靠着这些化石,才确定了煤炭的植物来源。
另外还有一个常见的误解,很多人以为煤炭是动物尸体变成的,其实煤炭里动物的贡献非常少,几乎可以忽略不计,绝大部分煤炭都是纯植物堆积形成的,只有少数煤里面会夹杂少量动物残骸,也不会对整体储量有什么影响。
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咱们再说回储量的问题,现在全球已探明的煤炭储量看起来多,但实际上这是三个成煤期,前后将近三亿年的时间慢慢攒出来的,平均下来每年新增的煤量其实非常少,只是咱们现在把几亿年攒下来的资源都放到一起看,才会觉得量特别大。
根据中国煤炭地质总局发布的勘探数据,中国已探明的一千四百多亿吨煤炭,分布在全国24个省区的上百个煤田里面,最大的神东煤田,已探明储量就超过两百亿吨。
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这个煤田形成于侏罗纪,成煤时间持续了超过三千万年,整个成煤盆地面积超过三万平方公里,按照之前的比例计算,足够积累出形成这么多煤的原始植物量。
也就是说,不是远古时期有什么超大规模的集中死亡事件,而是几百万平方公里的森林,花了几千万年慢慢堆积,最后攒出来这么多煤,这个过程完全符合地质规律,也有足够的证据支撑。
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其实很多人会有这个疑问,本质上是把亿年尺度的地质时间,和咱们熟悉的百年千年时间搞混了,在咱们看来很多不可能的大数量,放到几百万几千万年的时间里,就变成了一件很平常的事情。
煤炭形成的这套理论,从19世纪开始就已经被地质学界广泛接受,经过了一百多年的勘探验证,不管是化石证据还是地质检测,都支持这个结论。
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现在咱们用的煤炭,其实就是远古植物给咱们存下来的太阳能,攒了几亿年,才有了咱们现在工业发展的基础能源。
至于以后会不会再有新的大规模煤田形成,那也得再等几千万年甚至几亿年,只不过那时候有没有人类在用煤,就没人能说得准了。
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