En effet, d'où vient le charbon?
Cette question peut paraître naïve au premier abord. Tout étudiant assidu dira sans hésitation: le charbon est une substance d'origine végétale, "un produit de la transformation des plantes supérieures et inférieures" (dictionnaire encyclopédique soviétique de toutes les éditions). Pas un seul manuel, pas un seul livre populaire ne remettait en question cette vérité. A l'école, nous étions fermement convaincus de la chaîne: "plantes - tourbe - lignite - charbon - anthracite" … Eh bien, regardons de plus près la théorie classique de la formation du charbon.
Ainsi, dans un certain réservoir stagnant, la matière organique pourrit. La tourbe se forme progressivement à partir de la masse végétale. En plongeant de plus en plus profondément, étant recouvert de sédiments, il devient plus dense et à la suite de processus chimiques complexes, saturé de carbone, se transforme en charbon. La tourbe ne réagit pratiquement pas à une petite charge de sédiments, mais sous une pression puissante, la déshydratation et le compactage, son volume peut diminuer plusieurs fois - quelque chose de similaire se produit lors du pressage des briquettes de tourbe.
Rien de nouveau, juste comme ça ils écrivent partout. Cependant, prêtons maintenant attention aux circonstances suivantes. Le gisement de tourbe est entouré de roches sédimentaires qui subissent les mêmes charges verticales que la tourbe. Seul le degré de leur compactage ne peut être comparé au degré de compactage de la tourbe: les sables diminuent à peine en volume et les argiles ne peuvent perdre que jusqu'à 20-30% de leur volume d'origine ou un peu plus. Par conséquent, il est clair que le toit au-dessus du dépôt de tourbe, lorsqu'il se comprime et se transforme en charbon, va s'affaisser et un pli de gouffre se forme sur la couche de charbon "nouvellement frappée".
Les dimensions de ces plis doivent être très solides: si une veine de charbon de dix centimètres est obtenue à partir d'une couche de tourbe d'un mètre de long, alors l'amplitude de la déflexion du pli sera d'environ 90 cm. Des calculs tout aussi simples montrent que pour des veines de charbon et des couches de toute épaisseur et composition, les dimensions des plis attendus sont si grandes il serait impossible de les remarquer - l'amplitude du pendage dépassera toujours l'épaisseur de la formation elle-même. Cependant, voici le problème: nm n'a pas eu à voir de tels plis, ni à en lire dans aucune publication scientifique, tant nationale qu'étrangère. Le toit au-dessus des charbons est calme partout.
Cela ne signifie qu'une chose: le matériau d'origine des charbons n'a pas du tout diminué en volume, ou a diminué de manière aussi insignifiante que les roches environnantes. Par conséquent, cette substance ne peut en aucun cas être de la tourbe. Soit dit en passant, le cours inverse de l'analyse conduit exactement à la même conclusion. Si vous essayez de restaurer la position initiale des coupes à l'aide d'un crayon et d'un papier au moment où la tourbe ne s'est pas encore transformée en charbon, vous pouvez être convaincu qu'un tel problème n'a pas de solution, il est impossible de construire une coupe. Tout le monde peut être convaincu que des couches du même âge devront être déchirées et placées à différentes hauteurs - dans ce cas, il n'y aura pas assez de couches, des virages et des vides maladroits apparaîtront, ce qui en fait n'existe pas et ne peut pas être.
Non, même une seule remarque ou étude très raisonnable ne peut annuler les vues scientifiques établies, surtout si elles ont plus de cent ans. Par conséquent, parlons un peu plus du retrait de la tourbe. On calcule que lors de la formation du lignite, le coefficient de ce retrait est en moyenne de 5 à 10, parfois de 20, et même plus lors de la formation de charbon et d'anthracite. Puisque la charge verticale agit sur la tourbe, la couche est, pour ainsi dire, aplatie. Nous avons déjà dit qu'à partir d'une couche de tourbe d'un mètre de long, une couche de lignite d'une épaisseur d'un décimètre peut être obtenue. Alors que se passe-t-il: l'unique filon de charbon de Hat Creek au Canada, d'une épaisseur d'environ 450 m, a donné naissance à une couche de tourbe de 2 à 4 km d'épaisseur?
Bien sûr, personne n'est interdit de supposer que dans les temps anciens, alors que beaucoup de choses sur Terre étaient considérées comme "plus grandes", les tourbières pouvaient atteindre de telles tailles cyclopéennes, mais il n'y a absolument aucune preuve en faveur de cela. En pratique, l'épaisseur des couches de tourbe se mesure en mètres, mais jamais en dizaines, sans parler des centaines. L'académicien D. V. Nalivkin a qualifié ce paradoxe de mystérieux.
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La plus grande quantité de charbons fossiles s'est formée à la fin de l'ère paléozoïque, dans la période dite permienne, il y a 235 à 285 millions d'années. Pour ceux qui croient aux manuels, c'est étrange, et voici pourquoi. Dans les luxueux albums de cadeaux tchécoslovaques d'Augusta et de Burian, on peut voir des images colorées représentant les forêts denses et impénétrables de prêles-fougères qui couvraient notre planète à l'époque du Carbonifère permien précédent. Il existe même un terme: «forêt houillère». Cependant, jusqu'à présent, personne n'a vraiment répondu à la question de savoir pourquoi cette forêt, malgré son nom, n'a pas donné autant de charbon que Perm, aride et pauvre en plantes.
Essayons de dissiper une surprise par une autre. Au cours de la même période permienne, la plus généreuse pour les charbons, des gisements de roches et de sels de potassium sont apparus dans les mêmes régions houillères. Là où il y a beaucoup de sel, rien ne pousse ou ne pousse avec beaucoup de difficulté (rappelez-vous les marais salants - une sorte de désert). Par conséquent, le charbon et le sel sont considérés comme des antipodes, des antagonistes. Là où il y a du charbon, il n'y a rien à voir avec le sel, ils ne le cherchent jamais là-bas - mais … de temps en temps, ils le trouvent! De nombreux grands gisements de charbon - dans le Donbass, le bassin du Dniepr, dans l'est de l'Allemagne - reposent littéralement sur des dômes de sel. À l'époque permienne (et personne ne le conteste), la plus puissante accumulation de sels de roche de l'histoire géologique de la Terre a eu lieu. Le schéma suivant a été adopté: la chaleur de séchage, l'eau des lagunes et des baies s'évapore et les sels sont précipités à partir des saumures, comme ce qui se passe à Kara-Bogaz-Gol. Où pouvons-nous trouver la splendeur botanique? Et les charbons ont quand même commencé!
On ne sait toujours pas comment et dans quelles conditions la tourbe peut être convertie en charbon. On dit généralement que la tourbe, s'enfonçant lentement dans les profondeurs de la Terre, tombe successivement dans des zones de températures et de pressions croissantes, où elle se transforme en charbon: à des températures relativement basses - en brun, à des températures plus élevées - en pierre et anthracite. Cependant, les expériences en autoclaves ont échoué: la tourbe a été chauffée à: toutes sortes de températures, a créé des pressions différentes, maintenues dans ces conditions aussi longtemps que souhaité, mais aucun charbon, même brun, n'a pu être obtenu.
À cet égard, différentes hypothèses sont émises: la plage de températures supposées pour la formation du lignite varie, selon la durée du processus, de 20 à 300 ° C, et pour les anthracites de 190 à 600 ° C. Cependant, on sait que lorsque la tourbe et ses roches hôtes sont chauffées à 300 ° C et plus, elles se transformeraient en fin de compte non en charbon, mais en roches tout à fait spéciales - les cornes, qui en réalité n'existent pas, et tous les charbons fossiles sont un mélange de substances, non ne portant aucune trace d'exposition à des températures élevées. En outre, selon certains signes assez insignifiants, on peut affirmer avec certitude que les charbons de nombreux gisements n'ont jamais été à de grandes profondeurs. Quant à la durée du processus de formation du charbon, on sait que les charbons de la région de Moscou, l'une des plus anciennes du monde, sont encore bruns.et les anthracites se trouvent parmi de nombreux jeunes gisements.
Une autre raison de douter. Les tourbières, ancêtres des futurs bassins houillers, devraient naître sur de vastes plaines éloignées des montagnes, de sorte que les rivières à faible débit ne pourraient pas y transporter de fragments de roches (on les appelle du matériel terrigène). Sinon, la tourbe sera envasée et le charbon pur n'en sortira jamais. Dans le même temps, un régime tectonique strictement stable est également nécessaire: le fond des tourbières doit s'immerger assez lentement et en douceur pour que le volume libéré ait le temps de se remplir de matière organique.
Cependant, l'étude des régions houillères montre que les gisements houillers sont assez souvent apparus dans les dépressions intermontagnardes et les creux des contreforts, près du front de montagnes en croissance, dans des vallées étroites fendues - en un mot, dans des endroits où le matériel terrigène s'accumule de manière très intensive, et où les tourbières s'empilent donc peut être non seulement ensablé, mais aussi complètement détruit par les ruisseaux de montagne orageux. C'est dans des conditions si inadaptées (selon la théorie) que d'épaisses veines de charbon sont rencontrées, atteignant 50 à 80 m.