W jaki sposób powstają złoża węgla kamiennego?

Węgiel to cenny surowiec, który dostarcza nam przede wszystkim ciepło oraz energię. Gdzie szukać węgla kamiennego? Czy poszukiwanie i rozpoznawanie złóż jest bardzo skomplikowane? W jaki sposób powstają złoża węgla kamiennego?

Fazy powstawania węgli kopalnych

Do węgli kopalnych zaliczamy torf, węgiel brunatny, węgiel kamienny, antracyt oraz szungit. Różnią się one od siebie zawartością pierwiastka węgla. W procesie ich powstawania wyróżnić można dwie fazy, są one następujące:

  • Faza biochemiczna – w tej fazie nagromadzony materiał roślinny, przy współudziale drobnoustrojów, ulega rozkładowi.
  • Faza geochemiczna – w tej fazie w przeobrażonej masie roślinnej zachodzą reakcje chemiczne, które prowadzą do usunięcia składników lotnych i koncentracji pierwiastka węgla.

Warunki konieczne do powstania złóż węglowych

Geologia kopalin jest bardzo złożona, albowiem proces tworzenia się złóż węglowych jest skomplikowany i uzależniony od wielu warunków. Najważniejsze z nich to:

  1. Warunki geologiczne – dzięki nim możliwe jest powstawanie torfowisk.
  2. Materiał wyjściowy – z którego powstały złoża węgli.
  3. Przebieg zmian chemicznych następujących w pierwszych okresie uwęglania.
  4. Zmiany chemiczne i strukturalne substancji organicznej w drugim stadium uwęglania 
  5. Wpływ czynników geotermicznych

Proces powstawania złóż węglowych

Geologia kopalniana to bardzo szerokie pojęcie, należy zacząć od tego jak, i z czego, powstają złoża węglowe. Zagłębia węglowe powstały głównie w tak zwanych zapadliskach, czyli stale obniżających się obszarach ziemi. Było to spowodowane tym, że w takich miejscach bardzo bujnie wyrastały rośliny wodne i utworzyły się torfowiska. W późniejszych okresach zaczęły wyrastać tam drzewa i roślinność przyczyniająca się do powstawania węgla, czyli: widłaki, skrzypy, paprocie i kordaity, a w późniejszych okresach rośliny nagozalążkowe i okrytozalążkowe. Materiał roślinny osadzał się na dnie bagna, a działanie mikroorganizmów sprawiało, że zamieniał się w torf. Gdy woda zalewała warstwę torfu to dochodziło do przerwania procesu jego tworzenia, a sam torf nabierał tyle wody, że stawał się nią przesycony. Pokrycie takiego torfu warstwą osadu skutkowało uaktywnieniem się reakcji chemicznych, które polegały na stopniowym wzroście zawartości pierwiastka węglowego. Z biegiem czasu ilość pierwiastka powodowała powstawanie węgla brunatnego, a następnie kamiennego. Ludzie z biegiem lat zaczęli dostrzegać korzyści płynące z wydobywania węgla i rozpoczęli poszukiwanie złóż, a w późniejszych okresach zaczęto przeprowadzać geologiczne badania złożowe, dzięki którym możemy dowiedzieć się więcej o procesach powstawania węgla. Pierwotnie pokłady powstawały w płaszczyźnie poziomej, jednakże ruchy górotwórcze doprowadziły do częściowego sfałdowania ich powierzchni. Wyróżnić można złoża autochtoniczne oraz złoża allochtoniczne, ich klasyfikacja uzależniona jest od tego gdzie umiejscowione zostało złoże, w stosunku do pierwotnego materiału. Poszukiwanie złóż surowców mineralnych to bardzo czasochłonne i trudne zajęcie, gdyż z każdym kolejnym odkryciem pozostaje ich coraz mniej. Gdy dojdzie do odnalezienia takiego terenu wtedy prowadzone są badania złożowe, a następnie zapisywana zostaje dokumentacja złóż.

Wpływ długości powstawania węgla na jego jakość

Geologia górnicza zakłada, że im węgiel dłużej powstawał tym dużo wyższa jest jego jakość. Więcej czystego pierwiastka węglowego zawiera w sobie węgiel kamienny, gdyż jest on dużo starszy niż węgiel brunatny. W związku z tym węgiel ten jest bardziej kaloryczny i pozwala na wytworzenie większej ilości ciepła. Najwyższą klasę węgla kamiennego stanowi grafit, albowiem jego skład to 100% chemicznego pierwiastka węglowego. Największe a zarazem najlepsze pokłady węgla powstały w paleozoiku, czyli inaczej zwanym karbonie. Zakłada się, że wraz z upływem czasu jakość węgla ulega zmniejszeniu. Pomimo, że węgiel uznawany jest za źródło nieodnawialne, to wciąż powstają jego nowe złoża. W niektórych bagnistych ekosystemach powstawanie węgla trwa do dnia dzisiejszego, jednak proces ten jest bardzo długi, dlatego z nowo powstałych złóż będzie można wydobywać ten surowiec dopiero za 10 lub 100 milionów lat. Z tego powodu węgiel, zarówno kamienny jak i brunatny, nie jest uznawany za źródło energii, które ulega odnowieniu. Geologia złożowa wskazuje na to, że proces powstawania węgla kamiennego trwał bardzo długo. Szacuje się, że powstawał on od 360 do 28 milionów lat. Warto docenić występowanie węgla kamiennego, gdyż jest on używany w większości polskich domów, a jego odpowiednie przetworzenie zapewnia nam dostęp do energii elektrycznej. Pomimo, że jest on jednym z najczęściej występujących na Ziemi minerałów, to nigdy nie wiadomo, kiedy jego złoża ulegną całkowitemu wyczerpaniu.

Za największego producenta węgla kamiennego uważa się między innymi Polskę, która rozpoczęła jego wydobywanie już w połowie XVIII w. W naszym kraju węgiel zaspokaja około 60% całego zapotrzebowania na energię, dlatego uznawany jest za paliwo strategiczne.