Làm thế nào những cánh rừng cổ đại biến thành than đá, cung cấp năng lượng cho xã hội hiện đại?

Hưởng thụ
Rate this post

Khi các nhà phát minh hoàn thiện động cơ hơi nước, mọi ngành công nghiệp nhanh chóng chuyển sang cơ chế mới. Các dây chuyền sản xuất, đường bộ, đường thủy, đường sắt tận dụng sức mạnh của nước sôi để tung hoành khắp nơi. Nhưng nhờ những vỉa than đen bóng, xã hội mới có thể phát triển lên tầm cao đương thời.

Đá giàu carbon cũng làm tăng tốc độ biến đổi khí hậu, nhưng điều đó không có nghĩa là vai trò của than trong cuộc Cách mạng Công nghiệp không bị coi nhẹ. Từ Viện Smithsonian, nhà cổ sinh vật học Bill DiMichele khẳng định “than là vuavà ở một số địa phương điều này vẫn đúng.

Ngay cả khi năng lượng tái tạo đã ổn định, Hoa Kỳ vào năm 2020 vẫn sẽ chứng kiến ​​20% sản lượng điện được tạo ra từ các nhà máy nhiệt điện than. “Tại thời điểm này, than vẫn rất quan trọng”, chuyên gia DiMichele khẳng định.

“Than đá” không phải là một loại than cụ thể, mà định nghĩa này dùng để chỉ hiện tượng oxy hóa vật chất trong than và tạo ra màu lấp lánh. Không lâu sau khi tiếp xúc, không khí sẽ oxy hóa tất cả các vật chất gây ra sự lấp lánh.

Cũng bởi may mắn, loài người đã có thể phát triển trên cùng một hành tinh với những nguồn tài nguyên quý giá. Hàng trăm triệu năm trước, trong các đầm lầy thực vật của các lục địa nguyên sơ, một loạt các sự kiện khí hậu và chuyển động của mảng lục địa đã giúp chôn vùi một lượng lớn thảm thực vật. Khi phương trình cộng thêm áp suất, nhiệt độ và thời gian, thảm thực vật biến thành than bùn, và sau đó cứng lại thành than.

Quá trình hình thành than đá đòi hỏi sự hội tụ đầy đủ và đúng đắn của hàng loạt điều kiện. Tại sao lại trùng hợp như vậy?

Khi các nhà địa chất bắt đầu phân loại địa tầng, Thời kỳ Cacbon (kéo dài từ 300 đến 360 triệu năm trước) là một trong những thời kỳ được đặt tên đầu tiên. Thời kỳ này cũng chứng kiến ​​thực vật phát triển mạnh trên mặt đất. Từ “carboniferous”, có nghĩa là “sản xuất than đá” trong tiếng Latinh, mô tả chính xác bản chất của các trầm tích chủ yếu chứa than ở Vương quốc Anh.

Tuy nhiên, hàng nghìn năm sau kỷ Cacbon, hoạt động sản xuất than vẫn diễn ra ở các khu vực khác, thậm chí còn ở quy mô lớn hơn. Nhà cổ sinh vật học Kevin Boyce giải thích rằng “than không dừng lại [hình thành]họ chỉ di chuyển đến các khu vực khác“. Theo dữ liệu mà ông có được, các vỉa than rộng lớn ở Siberia, Trung Quốc và Australia đều có niên đại từ kỷ Permi, thời kỳ ngay sau kỷ nguyên kim. Một số thông số khảo sát cho thấy quá trình hình thành than trong kỷ Permi diễn ra mạnh mẽ hơn so với thời kỳ “sản xuất than”.

Làm thế nào những cánh rừng cổ đại biến thành than đá, cung cấp năng lượng cho xã hội hiện đại?  - Ảnh 2.

Hình minh họa đầm lầy Thời kỳ Than đá.

Tuy nhiên, than không hình thành với tốc độ ổn định. Trong suốt lịch sử địa chất của Trái đất, có những khoảng thời gian nhỏ giữa các thời kỳ hình thành các mảng than lớn. Sự bất đồng đặt ra câu hỏi tại sao sản xuất than không nhất quán trong suốt lịch sử Trái đất.

Trước đây đã có lời giải thích rằng thời kỳ Than đá hình thành rất nhiều than đá là do cây mới bắt đầu phát triển và nấm vẫn chưa đủ trưởng thành để phân hủy lignin, một loại polyme làm cho gỗ rất cứng. Tôi biết. Nhờ đó, các loài thực vật cổ đại không hề biến mất mà được bảo tồn dưới nhiều lớp trầm tích, rồi biến thành than.

Giả thiết trên là hợp lý về nhiều mặt, nhưng không đủ để thuyết phục toàn bộ cộng đồng chuyên gia. Đầu tiên, tỷ lệ nấm không tổng hợp enzym phân giải lignin sau hàng chục triệu năm là rất thấp. Hơn nữa, than củi không chỉ đến từ cây cối. Ở nhiều khu vực, phần lớn thảm thực vật bị chôn vùi trong lớp trầm tích là những cây lớn có liên quan đến cây thạch nam ngày nay (còn được gọi là “cây thông đá”), chứa rất ít lignin.

Cần một công thức chính xác để nhà giả kim thuật Trái đất nấu chảy than

Trong một báo cáo khoa học công bố năm 2016, hai nhà nghiên cứu Boyce, DiMichele và các cộng sự đã bác bỏ giả thuyết trên, cho rằng Kỷ nguyên kim loại đơn giản là hội tụ đủ các yếu tố địa chất cần thiết. Vâng; Chưa kể các kiến ​​tạo than khác.

Trên khắp đất liền, nguyên tố hỗ trợ sản xuất than đá hiện diện rất nhiều. Theo ông Boyce, chỉ cần mưa nhiều (giúp cây cối phát triển và hình thành đầm lầy) và một cái hố lớn (để chứa cây) là than sẽ có thể xuất hiện theo thời gian.

Làm thế nào những cánh rừng cổ đại biến thành than đá, cung cấp năng lượng cho xã hội hiện đại?  - Ảnh 3.

Trong các đầm lầy ngập nước, than bùn sẽ hình thành.

Trong thời kỳ Cacbon, khi các mảng lục địa kết hợp với nhau để tạo thành Toàn bộ Lục địa (Pangea), sự va chạm giữa các mảng kiến ​​tạo đã tạo ra các dãy núi và bồn địa lớn. Đó là những hố than tiềm năng. Một số lưu vực này, hiện diện ở châu Âu ngày nay và miền đông Hoa Kỳ, xảy ra trong điều kiện nhiệt đới nóng ẩm.

Về cơ bản, sự hình thành than phụ thuộc vào một số lượng lớn các moong nằm trong các khu vực hội tụ phù hợp, cho phép chất hữu cơ tích tụ với số lượng lớn.

Khi thực vật chết ở những vùng đất ngập nước này, nhiều cây rơi vào các ao tù đọng với hàm lượng oxy thấp. Bởi vì hầu hết các sinh vật phân hủy (như vi khuẩn, nấm,…) không thể phát triển trong môi trường khắc nghiệt đó, thực vật không có cơ hội phân hủy. Thay vào đó, chúng vỡ vụn thành than bùn. Mặc dù vậy, than bùn không thể trở thành than nếu đất khô đi và làm cho than bùn tan ra. Cần có một lớp cặn bảo vệ để phủ lên trên, giúp quá trình hình thành than bắt đầu.

Đôi khi, ở những vùng đầm lầy gần biển hoặc những vùng ven biển thường xuyên bị triều cường xuất hiện các hố than bùn. Hiện tượng này thường xảy ra trong các kỷ băng hà của Trái đất.

Làm thế nào những cánh rừng cổ đại biến thành than đá, cung cấp năng lượng cho xã hội hiện đại?  - Ảnh 4.

Sông băng ở Argentina.

Than bùn hình thành trong thời kỳ lạnh giá trên diện rộng, khi băng ở hai cực dày lên và mực nước biển giảm xuống. Và khi băng tan, nước sẽ dồn cặn xuống hố than bùn, chôn vùi những thảm thực vật mục nát mà sau này sẽ trở thành than đá. Ở một số di chỉ khảo cổ học, sử đá ghi lại các lớp trầm tích trên cạn và biển xen kẽ nhau. Vào sâu trong đất liền, đất xói mòn cũng có thể che lấp các hố than bùn và cho kết quả tương tự.

Tiếp tục với chu kỳ lên đến một nghìn năm, các lớp trầm tích và than bùn mới nén các lớp cũ. Khối lượng khổng lồ ép hết nước trong than bùn, cho phép than cứng lại theo thời gian. Than nâu (than non) dần dần được hình thành, và sau đó dần dần biến thành than đá.

Một sự trùng hợp ngẫu nhiên mới có một

Nguyên nhân khiến than đá xuất hiện nhiều trong Thời đại cùng tên phức tạp hơn chúng ta tưởng, không chỉ là thời gian nấm phát triển khả năng phân hủy gỗ. Nhưng nhà nghiên cứu DiMichele nghĩ đơn giản về quá trình tự nhiên với sự tham gia của ba yếu tố: kỷ băng hà, mưa lớn và các lớp trầm tích.

Miễn là lưu vực ở đúng vị trí, quá trình hình thành than có thể diễn ra ổn định. “Khi bạn thấy hệ thống được kết nối với nhau, nó không còn phức tạp nữa”, Anh nói. “Các sông băng đến và đi. Than bùn đồng thời hình thành và không xuất hiện. Sự hợp lý của nó. ”

Làm thế nào những cánh rừng cổ đại biến thành than đá, cung cấp năng lượng cho xã hội hiện đại?  - Ảnh 5.

Bên cạnh đó, than đá xuất hiện ở nhiều nơi trên thế giới. Thậm chí ngày nay, ở một số khu vực nhiệt đới, chẳng hạn như đảo Borneo ở châu Á hay các khu rừng ở lưu vực Congo, than bùn đang chất thành đống với hy vọng trở thành vỉa than trong tương lai.

Nhưng trên thực tế, không có quá trình nào trong lịch sử cận đại và hiện đại có thể so sánh với quá trình Than đá và Permi. Để tạo ra các mỏ nhiên liệu hóa thạch khổng lồ dẫn đầu cuộc Cách mạng Công nghiệp, chúng ta sẽ cần một chuỗi sự kiện chính xác và Trái đất không phải lúc nào cũng sẵn sàng.

Theo ScienceMag

Leave a Reply

Your email address will not be published.