煤层厚达1千米,延伸上千公里!地球最大煤田是植物形成的吗?

星空承载梦想 2024-08-14 08:31:00
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根据科学家的研究我们能够知道,地球诞生于46亿年前,也就是太阳系诞生初期,太阳系形成之前,宇宙空间存在由气体和弥散的固体颗粒组成的太阳星云,太阳星云在旋转过程中,由于引力收缩,其密度和温度开始升高,最终在中心部分凝聚形成了太阳,太阳形成后,周围的残余物质围绕着它形成了一个圆盘。圆盘中的物质相互碰撞吸引,逐渐形成几厘米大小的颗粒,这些颗粒继续相互吸引碰撞,聚合成更大的块状物,就像滚雪球一样,质量和体积越来越大,最终形成了行星,原始地球也基本成型。地球形成初期,温度下降,其表面发生冷凝现象,而地球内部的高温促使火山频繁活动,火山爆发时形成的挥发气体成为地球初期的大气。随着太阳辐射向地球表面的纵深发展,通过紫外线强烈的光合作用,地球上的大气中生成了大量氧,为生命的出现提供了条件。

通过科学家的研究发现,地球生命诞生于38亿年前,最早的生命是细胞,细胞的诞生标志着生命的化学完成和生物学进化的开始,从最早的细胞生命出现开始的生物学进化,经历了太古宇(38亿年前到25亿年前)、元古宇(25亿年前到6亿年前)、显生宇(6亿年到现在),人类就是由猿类生物进化而来的,不过人类和其它动物最大的区别在于,人类诞生了智慧,利用智慧,人类在短短几千年的时间内,就已经站到了地球食物链的顶端,这说明人类科技发展的速度很快,人类之所以能够有如此发达的科技,主要是因为人类利用了地球上很多的资源,比如说煤炭,煤炭对于人类来说具有很重要的意义。其主要体现在以下几个方面:

1. 能源供应:煤炭是一种重要的能源资源,在全球能源结构中占有重要地位。它被广泛用于发电,为工业生产、居民生活提供了大量的电力。

2. 工业生产:在钢铁、化工、水泥等工业领域,煤炭作为原料或燃料发挥着关键作用。例如,在炼焦过程中,煤炭是生产焦炭的主要原料,而焦炭对于钢铁冶炼不可或缺。

3. 经济发展:煤炭的开采、加工和相关产业为许多国家和地区创造了大量的就业机会,促进了经济的增长和发展。

4. 冬季供暖:在寒冷的地区,煤炭用于供暖,保障了居民在冬季的温暖和舒适。

5. 基础材料:煤炭可以通过化学加工转化为众多的化工产品,如煤焦油、煤气等,这些产品是许多工业生产的基础材料。

其实人类对煤炭的利用并不是在近代才开始了,在古代的时候,人类就已经对煤炭进行了利用,在社会早期是没有工业可言的,早期的原始人和石器时代,就有很多专门捡拾地上零零散散的煤矿来做燃料的,但是露天的煤炭并不多见,在我国古代神话故事当中,就已经有煤炭了,早在两千五百年前的古代著作《山海经》中就有关于煤炭的记载,书中称作“石湟”。在考古发掘中发现了六千年以前的石器时代有“煤雕”,可以证明那个时候的人们就已经会使用煤炭了。后来的夏朝以及商朝因为生产力低下,基本上也是以捡煤为主,但是使用上比较普遍。到了周朝,煤炭开采开始形成,并且慢慢的发展,到了汉朝的时候,对于煤炭工业有了一个重大的发展。

因为中国从青铜器时代基本完全过渡到了铁器时代,冶铁业蓬勃发展,但是木材是不能提供冶铁所需要的温度,所以煤炭的需求增加,到了明朝的时候,采煤技术已经非常成熟了,当时的煤炭已经可以向下挖到数十百丈的深度,对地底煤炭的采集更加成熟,产量也非常大,到现在为止,人类对煤炭的需求一直都没有停止,看到这里,相信很多人都会产生一个疑问,地球上的煤炭是如何形成的?根据科学家的研究发现,在美国东部地区的阿巴拉契亚煤田是世界煤炭产生量最大的煤田,其纵跨东部9个州区,绵延长达1200多公里,煤层最深厚度达1000米。根据卫星数据显示,阿巴拉契亚煤田的煤炭储量达3168亿吨,该煤田自1750年开始开采,每年可产煤4亿吨,如今依然未有枯竭的迹象。

在2020年底,全球已经探明的煤炭储量为1.07万亿吨,分地区来看,亚太地区储量占比百分之42.8,北美地区占比百分之23.9,欧盟地区占比百分之7.3,从国家来看,美国是全球煤炭储量最丰富的国家,占全球资源的百分之23.2,我国的煤炭分布主要在华北、西北、西南和东北等地,其中华北地区的煤炭储量非常多,包括山西、内蒙古、河北等地,不同地区的煤田资源在储量、煤种、开采条件等方面都是有差异的,不过全球这么多的煤炭资源,这些煤炭资源是如何形成的?根据科学家的研究发现,地层中煤炭是史前植物残骸经过千百万年漫长的变化而形成的,如今地层中煤炭形成的年份主要是石炭纪,二叠纪和三叠纪,其中石炭纪生成的煤炭占到一半以上。

石炭纪早期的时候,陆地面积不断扩大,植物逐渐适应陆地环境,各个植物发展非常茂盛,三叠纪晚期和侏罗纪早期,全球气候开始变得湿热,植物生长范围扩大,进一步形成了大量的煤层,地层中煤炭的形成大概能够分为3个阶段:第一阶段,物理堆积。植物死亡后,大量遗骸在原地堆积。或经过流水和风的搬运作用,汇集在某一地区,如河流下游,三角洲浅水盆地,并在随着时间的推移逐渐形成沼泽。同时砂石土壤物质也在此堆积,和植物遗骸形成新的岩层。第二阶段,生化分解。在各种厌氧和喜氧微生物的作用下,植物遗骸被分解破坏,并形成新的富含碳氢元素的有机化合物,形成含碳量远高于植物的泥炭腐泥。

第三阶段,挤压成煤。地层中的泥炭在长久压力的作用下,逐渐转化为具有生物岩特征的褐煤。随着时间的推移,地层中的褐煤在压力和高温下持续被脱水,分子结构中的含氧官能团大量失去,其结构进一步稳定。在此过程中,褐煤逐渐向烟煤和无烟煤转化。石炭纪的植被主要以蕨类,石松类和早期裸子植物构成,这些植物在适宜的环境下不断生长,形成了大片的沼泽和森林,植物死亡以后,它们逐渐堆积并在湿润的环境下形成大片的沼泽,这些有机质层沉积在地下,经历了千百万年的高温高压作用,慢慢形成了煤炭,在整个地质年代中,全球范围内有三个大的成煤期:

1. 古生代的石炭纪和二叠纪,成煤植物主要是孢子植物,主要煤种为烟煤和无烟煤;

2. 中生代的侏罗纪和白垩纪,成煤植物主要是裸子植物,主要煤种为褐煤和烟煤;

3. 新生代的第三纪,成煤植物主要是被子植物,主要煤种为褐煤,其次为泥炭,也有部分年轻烟煤。

煤炭对于人类来说重要非常大,不过煤炭是一种不可再生资源,煤炭之所以被认定为不可再生资源,主要基于以下几个关键的原因:首先煤炭的形成需要非常漫长的时间,而且煤田的形成条件非常苛刻,并且难以复制,需要特定的地理环境、气候条件以及大量的植物残骸堆积等,这些条件在社会中很难同时满足,再者,煤炭资源的储量是有限的,随着人类的开采和使用,未来总有一天地球上的煤炭资源将会被全部用完。如果说地球上的煤炭资源都被开采完,那么还有哪些资源能够被人类利用?虽然人类还能够利用石油、天然气、可燃冰等等,不过这些资源都是不可再生资源,总有一天会被人类消耗殆尽的。

目前科学家正在积极的研究可控核聚变技术,前段时间,美国的LLNL团队成功实现了可控核聚变的点火,为人类追求清洁能源的梦想迈出了关键一步,我国全超导托马克核聚变实验装置就实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,并且突破了世界纪录,之后我国工程院院士彭先觉称:核聚变发电距离我们只有6年时间了,不过这里的6年时间并不是指完全成熟的核聚变反应,而是6年后建设世界上最大的脉冲驱动器,也就是核聚变发电站,这将是一次里程碑式的改革,这次建成的核聚变发电站并非百分之100运用核聚变发电。而是采用了核聚变与核裂变相混合的模式,先让燃料进行小型的可控核核聚变,等待中子能量提升之后,再让他们轰击原子开始裂变,整个过程将在Z-FFR的混合聚变堆中进行。

这种技术能够提高核能的运用率,还提高了安全性,所以现在很多国家都在积极的研究可控核聚变。如果说未来人类能够真正的实现可控核聚变,那么人类对能源的需求将会不再发愁,因为可控核聚变提供的能源几乎是无限的清洁能源,而且还能够对地球环境产生巨大的改变,核聚变过程不会产生温室气体和污染物,有利于保护环境和生态,有利于实现绿色低碳的发展目标,而且还为太空飞行器提供强大的推进力和电力,大大提高其性能和效率,降低太空飞行的成本和难度,使人类有望实现月球殖民,建立永久性月球基地,开展月球科学研究和资源开发;还能帮助飞行器达到更高速度和更远距离,助力人类探索火星、小行星带、外太阳系等未知领域,寻找外星生命和文明,甚至实现星际旅行。人类也可以利用核聚变反应堆进行多种太空研究。

不过,可控核聚变的实现仍然面临诸多挑战,需要科学家们在技术、工程等方面不断进行探索和突破。目前人类距离真正掌握可控核聚变技术还差的很远,所以人类还需要继续努力才行,而可控核聚变并不是人类的终极目标,反物质才是,根据爱因斯坦的质能方程式计算,核裂变的质能转化率大约是百分之0.13,也就是100g的裂变物质,只有0.13g被转化成了能量,而核聚变约为百分之0.7,也就是100g的核聚变物质,有0.7克被转化为能量,虽然核聚变和核裂变的威力都很强大,但是它们和反物质比起来,简直就是小巫见大巫,目前人类知晓转化率达到百分之100的只有反物质,反物质和正物质相遇时,湮灭产生的能量能够达到百分之100,因此科学家将其称为是最完美的质能转化,科学家通过计算得出,1克反物质必须与1克正物质实现完全的湮灭,它们能够产生1.8*10^17j的能量。

对于人类来说,这个转化率是完美的,也是最强大的,如果人类能够成功实现这个技术,那么人类探索宇宙会容易很多,小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,人类的科技在不断的进步和发展,现在看上去很不可思议的事情,也许在未来的某一天它们都会真正的实现,就像古代人可能永远都想象不到,现在的人类能够飞出地球探索宇宙,而我们现在的人也无法想象到未来的人能够移民到其它星球,所以只要人类不断的努力和发展,一切都是有可能的,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?

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星空承载梦想

简介:本人爱好天文,擅长写科学领域的文章