Origin of coal

Date: 2015-10-07; view: 473.

Ex. 3

Ex. 2

a. Make a written translation of the text below. Pay special attention to the structure of italicized sentences.

b. Make sure you know the following words and word combinations:

углеобразование; торфяник; каменноугольная эпоха; пермская эпоха; юрский период; палеогеновая эра; неогеновая эра; девонский период; триасовый период; пульсационные колебания; угленосные толщи; торф; слоистые осадочные толщи; складкообразование.

Углеобразование, имевшее место в прошлые эпохи, различалось по интенсивности, а также условиям формирования первичных торфяников. Как и ныне, в древности торф накапливался и во внутренних частях континентов, и на их окраинах. Большую роль при этом играли климатический и тектонический факторы. Интенсивное углеобразование происходило в эпохи с теплым и влажным климатом, каменноугольную, пермскую, юрскую, палеогеновую и неогеновую, а слабое – в девонскую и триасовую. Тектонические пульсационные колебания окраин материков сопровождались накоплением угленосных толщ мощностью в несколько километров, включающих до 200–300 угольных пластов и пропластков. Во время морских трансгрессий торфяные болота затапливались, и поверх торфа отлагались смываемые с прилегающих более высоких участков суши осадки разного механического состава. Затем во время морской регрессии в условиях погружения суши болотообразование возобновлялось и накапливался торф. В результате многократного повторения этих процессов сформировались слоистые осадочные толщи. Мощность таких угленосных толщ колеблется от нескольких десятков метров до 3000 м и более.

Изучение сохранившихся в углях остатков растений позволило проследить эволюцию углеобразования – от более древних угольных пластов, образованных низшими растениями, до молодых углей и современных торфяных залежей, характеризующихся большим разнообразием высших растений-торфообразователей. Возраст угольного пласта и связанных с ним пород определяют путем определения видового состава остатков содержащихся в угле растений.

Самые древние угольные залежи образовались в девонский период, примерно 350 млн. лет назад. Наиболее интенсивное углеобразование происходило в интервале от 345 до 280 млн. лет назад, и поэтому этот период был назван каменноугольным. К нему относится б льшая часть угленосных бассейнов на востоке и в центральных районах США, в Западной и Восточной Европе, Китае, Индии и Южной Африке. В пермский период (280–235 млн. лет) интенсивное углеобразование происходило в Евразии (угольные бассейны Южного Китая, Кузнецкий и Печорский – в России). Мелкие месторождения угля в Европе сформировались в триасовый период. Новый всплеск интенсивности углеобразования пришелся на начало юрского периода (185–132 млн. лет). Примерно 100–65 млн. лет назад, в меловой период, сформировались угольные месторождения Скалистых гор США, Восточной Европы, Центральной Азии и Индокитая. В третичный период, примерно 50 млн. лет назад и позднее, возникли месторождения в основном бурых углей в различных районах США (на севере Великих равнин, севере Тихоокеанского побережья и в прибрежных районах Мексиканского залива), в Японии, Новой Зеландии и Южной Америке, а также в Западной Европе. В Европе и Северной Америке образование торфа происходило в теплые межледниковые периоды и в послеледниковье.

В результате движений земной коры, в ходе которых происходила смена относительного положения суши и моря, мощные толщи угленосных пород испытывали поднятие и складкообразование. С течением времени приподнятые части толщи (антиклинали) разрушались за счет эрозии, а опущенные (синклинали) сохранялись в широких неглубоких бассейнах, где уголь находится на глубине не менее 900 м от поверхности. Например, в США в Скалистых горах и на севере Тихоокеанского побережья угленосные отложения залегают в основном на глубинах 1200–1850 м и в исключительных случаях достигают глубины 6100 м. В Великобритании, Бельгии, Германии, на Украине и в России (Донбасс) уголь в некоторых местах добывается с глубины более 1200 м. Угольные пласты, продолжающиеся на глубину 5–8 км, в настоящее время разрабатывать нерентабельно.

Мощность отдельных угольных пластов колеблется от 10 см до 240 м (как, например, в штате Виктория в Австралии). Пласты мощностью 120 м встречаются в Китае; 60 м – в США (шт. Вайоминг) и Германии; 30 м – в США (шт. Вайоминг), Канаде (провинция Британская Колумбия) и других районах. Такие мощные пласты обычно занимают небольшую площадь. Чаще всего встречаются пласты толщиной 90–240 см. Они распространяются на большие территории, и с ними связаны значительные запасы добываемого угля. В толщах угленосных пород содержится от двух-трех до нескольких десятков угольных пластов. Например, в США в детально изученной угленосной толще в Западной Виргинии было установлено 117 угольных пластов.

a. Read the text. Look for similar information with that in exercise 2. Make necessary changes in your translation.

b. Give definitions/explanations to the following:

swamp ecosystems; tidal delta environments; biomass; economically valuable coal; orogeny; meandering stream; dehydrogenation; periglacial tundra; hypothesis.

Coal is formed from plant remains that have been compacted, hardened, chemically altered, and metamorphosed by heat and pressure over geologic time.

Coal was formed in swamp ecosystems which persisted in lowland sedimentary basins similar, for instance, to the peat swamps of Borneo today. These swamp environments were formed during slow subsidence of passive continental margins, and most seem to have formed adjacent to estuarine and marine sediments suggesting that they may have been in tidal delta environments. They are often called the "coal forests".

When plants die in these peat swamp environments, their biomass is deposited in anaerobic aquatic environments where low oxygen levels prevent their complete decay by bacteria and oxidation. For masses of undecayed organic matter to be preserved and to form economically valuable coal the environment must remain steady for prolonged periods of time, and the waters feeding these peat swamps must remain essentially free of sediment. This requires minimal erosion in the uplands of the rivers which feed the coal swamps, and efficient trapping of the sediments.

Eventually, and usually due to the initial onset of orogeny or other tectonic events, the coal forming environment ceases. In the majority of cases this is abrupt, with the majority of coal seams having a knife-sharp upper contact with the overlying sediments. This suggests that the onset of further sedimentation quickly destroys the peat swamp ecosystem and replaces it with meandering stream and river environments during ongoing subsidence.

Burial by sedimentary loading on top of the peat swamp converts the organic matter to coal by the following processes;

• compaction, due to loading of the sediments on the coal which flattens the organic matter
• removal of the water held within the peat in between the plant fragments
• with ongoing compaction, removal of water from the inter-cellular structure of fossilized plants
• with heat and compaction, removal of molecular water
• methanogenesis; similar to treating wood in a pressure cooker, methane is produced, which removes hydrogen and some carbon, and some further oxygen (as water)
• dehydrogenation, which removes hydroxyl groups from the cellulose and other plant molecules, resulting in the production of hydrogen-reduced coals

Generally, to form a coal seam 1 meter thick, between 10 and 30 meters of peat is required. Peat has a moisture content of up to 90%, so loss of water is of prime importance in the conversion of peat into lignite, the lowest rank of coal. Lignite is then converted by dehydrogenation and methanogenesis to sub-bituminous coal. Further dehydrogenation reactions, removing progressively more methane and higher hydrocarbon gases such as ethane, propane, etcetera, create bituminous coal and, when this process is complete at sub-metamorphic conditions, anthracite and graphite are formed.

Evidence of the types of plants that contributed to carbonaceous deposits can occasionally be found in the shale and sandstone sediments that overlie coal deposits and within the coal. Fossil evidence is best preserved in lignites and sub-bituminous coals, though fossils in anthracite are not too rare. To date only three fossils have been found in graphite seams created from coal.

The greatest coal-forming time in geologic history was during the Carboniferous era (280 to 345 million years ago). Further large deposits of coal are found in the Permian, with lesser but still significant Triassic and Jurassic deposits, and minor Cretaceous and younger deposits of lignite. In the modern European lowlands of Holland and Germany considerable thicknesses of peat have accumulated, testifying to the ubiquity of the coal-forming process.

In Europe, Asia, and North America, the Carboniferous coal was formed from tropical swamp forests, which are sometimes called the "coal forests". Southern hemisphere Carboniferous coal was formed from the Glossopteris flora, which grew on cold periglacial tundra when the South Pole was a long way inland in Gondwanaland.

As an alternative to the widely-accepted theory of coal formation by decomposition of surface plants, a speculative creation process was proposed by Thomas Gold in his book The Deep Hot Biosphere: The Myth of Fossil Fuels. He proposes that black coal is continually created by bacteria living on upwelling methane and other hydrocarbons under the Earth's crust. This speculative hypothesis (which is not widely accepted) makes a distinction between brown and black coal, and upholds that only brown coal is formed by the classical process of decomposition.

The conventional geological time theory of coal formation cannot explain the presence of Carbon-14 found in coal samples, which should have decayed already according to the standard admitted age of coal.