Kohle auf den Punkt gebracht

Kohle ist ein enorm wertvoller fossiler Brennstoff, der seit Hunderten von Jahren in der Industrie verwendet 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 ein Beweis für Leben, das im Gestein erhalten geblieben ist. Die Pflanzenreste, aus denen Kohle besteht, werden seit Millionen von Jahren "druckgekocht". Daher ist es nicht richtig zu sagen, dass sie erhalten geblieben sind.
  • Mineralien sind anorganische, natürlich vorkommende Feststoffe. Während Kohle ein natürlich vorkommender Feststoff ist, besteht sie aus organischem Pflanzenmaterial.
  • Gesteine ​​bestehen natürlich aus Mineralien.

Sprechen Sie jedoch mit einem Geologen, und er wird Ihnen sagen, dass Kohle eine organische ist

sedimentär Felsen. Obwohl es die Kriterien technisch nicht erfüllt, sieht es aus wie ein Stein, fühlt sich wie ein Stein an und befindet sich zwischen (Sediment-) Gesteinsschichten. In diesem Fall ist es also ein Stein.

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

Auch die Gesetzgeber des Bundesstaates haben mit diesem Thema zu kämpfen: In Utah und West Virginia wird Kohle als ihr Thema aufgeführt offizieller Staatsrock während Kentucky Kohle 1998 zu seinem Staatsmineral ernannte.

Kohle: der Bio-Rock

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

Kohlegeologen untersuchen ihr Fach genauso wie andere Geologen andere Gesteine. Aber anstatt über die Mineralien zu sprechen, aus denen das Gestein besteht (weil es keine, nur organische Stoffe gibt), bezeichnen Kohlegeologen die Bestandteile der Kohle als Mazerale. Es gibt drei Gruppen von Mazeralen: 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 Kohle gebildet wird

Das alte Sprichwort in der Geologie ist, dass die Gegenwart der Schlüssel zur Vergangenheit ist. Heute können wir Pflanzenmaterial an anoxischen Orten aufbewahren: Torfmoore wie in Irland oder Feuchtgebiete wie die Everglades in Florida. Und tatsächlich finden sich in einigen Kohlebetten fossile Blätter und Holz. Daher haben Geologen lange angenommen, 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 zehn Meter dick und kommen auf der ganzen Welt vor. Dies besagt, dass die Antike bei der Herstellung der Kohle enorme und langlebige anoxische Feuchtgebiete gehabt haben muss.

Geologische Geschichte der Kohle

Während Kohle in Gesteinen berichtet wurde, die so alt wie das Proterozoikum (möglicherweise 2 Milliarden Jahre) und so jung wie das Pliozän (2 Millionen) sind Jahre alt) wurde die große Mehrheit der weltweiten Kohle während der Karbonperiode, einer 60-Millionen-Jahre-Strecke, abgelegt (359-299 m.y.a.) als der Meeresspiegel hoch war und Wälder mit hohen Farnen und Cycads in riesigen tropischen Sümpfen wuchsen.

Der Schlüssel zum Erhalt der toten Materie der Wälder lag darin, sie zu begraben. Wir können anhand der Felsen, die die Kohlebetten umschließen, erkennen, was passiert ist: Auf der Oberseite befinden sich Kalksteine ​​und Schiefer, die in seichten Meeren liegen, und darunter Sandsteine, die von Flussdeltas gelegt wurden.

Offensichtlich wurden die Kohlesümpfe durch Fortschritte im Meer überflutet. Dies erlaubt Schiefer und Kalkstein, der darauf abgelagert werden soll. Die Fossilien im Schiefer und Kalkstein wandeln sich von Flachwasserorganismen zu Tiefwasserarten und dann zurück zu Flachformen. Dann erscheinen Sandsteine, wenn Flussdeltas in die flache See vordringen und ein weiteres Kohlebett darauf gelegt wird. Dieser Gesteinszyklus wird a genannt Zyklothem.

Hunderte von Zyklothemen kommen in der Gesteinssequenz des Karbon vor. Das kann nur eine Ursache - eine lange Reihe von Eiszeiten, die den Meeresspiegel anheben und senken. Und tatsächlich zeigt die Felsaufzeichnung in der Region, die sich während dieser Zeit am Südpol befand, reichlich Beweise dafür Gletscher.

Diese Umstände haben sich nie wiederholt, und die Kohlen des Karbon (und der folgenden Perm-Periode) sind die unbestrittenen Champions ihrer Art. Es wurde argumentiert, dass einige Pilzarten vor etwa 300 Millionen Jahren die Fähigkeit entwickelten, Holz zu verdauen, und dies 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 braune, weiche Kohle zu bilden Braunkohle. Dabei setzt das Material Kohlenwasserstoffe frei, die wegwandern und schließlich zu Erdöl werden. Mit mehr Wärme und Druck setzt Braunkohle mehr Kohlenwasserstoffe frei und wird höherwertig Steinkohle. Steinkohle ist schwarz, hart und normalerweise matt bis glänzend. Noch größere Wärme- und Druckausbeuten Anthrazit, die höchste Qualität der 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 Wärme und Druck ausgesetzt wird, wird sie zu einem metamorphen Gestein, während die Mazerale schließlich zu einem echten Mineral, Graphit, kristallisieren. Dieses rutschige Mineral brennt immer noch, aber es ist viel nützlicher als Gleitmittel, Bestandteil von Stiften und anderen Rollen. Noch wertvoller ist das Schicksal von tief vergrabenem Kohlenstoff, der unter den im Mantel herrschenden Bedingungen in eine neue kristalline Form umgewandelt wird: Diamant. Kohle oxidiert jedoch wahrscheinlich lange bevor sie in den Mantel gelangen kann, sodass nur Superman diesen Trick ausführen kann.

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