Какое полезное ископаемое образуется из отмерших растений
Наша земля богата ресурсами. Ее уникальность заключается в том, что она сама способна создавать необходимые для жизни человека вещества. Например, мы постоянно используем топливо, образуемое из отмерших остатков растений. Но что именно относится к таким ресурсам и как они формируются? Эти два вопроса могут интересовать не только школьников, которые изучают географию, но и всех людей, которые пользуются теплом.
Классификация и разновидности топлива
Образование топлива возможно двумя путями – естественным и искусственным. Первый – когда оно добывается и без переработки используется во благо человека. Другой тип – когда естественное топливо перерабатывается людьми и только после этого применяется. Кроме того, существуют твердые виды топлива, жидкие и газообразные. Каждый из них делится на две группы: естественные и искусственные. Их составы очень похожи, но они отличаются концентрацией тех или иных элементов. В частности, это водород, кислород и углерод, эти вещества способны самостоятельно гореть. Также в топливе присутствует вода с азотом. Эти компоненты не могут самостоятельно загораться, но способны поддерживать горение. Обратим внимание на твердое топливо, образуемое из отмерших остатков растений.
Торф: строение
В местах болот и бывших заболоченных местностях можно найти рыхлую породу – торф, который считается ценным горючим. Он появился благодаря продолжительному периоду, в течение которого скапливались части растений. Из-за заболоченности (недостаток кислорода и высокий уровень влаги) они не смогли пройти процесс до окончательного разложения, поспособствовав этим формированию горючего. Торф является основой для образования угля. Это топливо, образуемое из отмерших остатков растений, отличается высоким содержанием влаги. В природе этот показатель достигает 95%. Кроме того, в нем содержатся видимые остатки растений. Этими двумя основными факторами торф отличается от угля.
Виды торфа
Свойства этого горючего напрямую зависят от качества разложившихся веществ, от количества твердой фазы, которая присутствует в торфе, и от степени его влажности. Также он может иметь разные цвета – от желтоватого оттенка до землистого. Этот показатель говорит о степени разложения веществ и приобретенных им качествах. Есть два вида: верховой и низинный. У каждого из них имеется своя структура, которая отличается плотностью и вязкостью. Первый может быть губчатым, губчато-волокнистым или пластично-вязким. Низинный вид горючего имеет немного другую консистенцию и бывает войлочным, ленточно-слоистым и зернисто-комковым. Эти показатели зависят не только от процента влажности и уровня разложения, но и от того, какие органические и минеральные частицы в нем содержатся. Количество образовавшегося торфа напрямую зависит от растений, которые появляются ежегодно, от доступа кислорода и уровня увлажненности.
Уголь: строение
Чтобы понять, что же такое уголь, ученые проводили тщательные исследования, изучая его под микроскопом. Факты показали, что на самом деле это топливо, которое образуется из отмерших остатков растений. Свое начало он взял в торфяных болотах. Чаще всего можно найти гумусовый уголь. Он появился благодаря перегною трав, кустарников, листьев и даже мхов. Другой вид – это сапропелевые угли, которые возникли из отмерших животных и перегнившего ила. Первая разновидность встречается чаще. В ходе веков многие болота постепенно запылялись песком, спустя время покрывались обильной растительностью. Постепенно процесс повторялся неоднократно, накапливая слои торфа, которые, в свою очередь, сформировались в залежи угля различной формы. Благодаря этому сегодня мы можем добывать топливо из отмерших остатков растений.
Виды угля
На данный момент мы пользуемся тремя разновидностями угля. Первый – это лигнит или бурый уголь, который в основном приобретают мелкие котельные. Он образуется на глубине примерно один километр под воздействием давления и более высокой температуры. В его составе присутствует около 50% летучих компонентов, что существенно отражается на качестве горения. Углерода в нем минимальное количество из всех трех видов (от 50 до 77%).
Другой тип – это каменный уголь. Он формируется на глубине от трех километров, в нем содержится больше углерода (75-95%), что отражается на улучшенном качестве горения. На этот процент влияет качество продукта. В этом виде угля присутствует немалая доля летучих компонентов и воды. По окончании горения остается зола.
Следующий вид – это антрацит. Данное топливо, образуемое из отмерших остатков растений, имеет самую мощную степень углефикации. В нем содержится максимальный процент углерода (до 98%), при этом в его составе минимальное количество летучих веществ и влажности. Его применяют в металлургии и для коммунальных нужд. Этот продукт самый дорогостоящий, но при этом у него максимальная отдача тепла при сгорании.
Качество и тип угля зависят от глубины формирования и от вида растительности, которая была основой для его образования.
Одним из наиболее ценных источников энергии для мировой промышленности в настоящее время являются твердые горючие полезные ископаемые. Человечество без них уже вряд ли сможет обойтись. Кроме прочего, еще гениальный Дмитрий Иванович Менделеев говорил: «Топить можно и ассигнациями». Ученый подразумевал, что эти ресурсы было бы полезнее использовать для синтеза требуемых человеку веществ.
Современная наука постоянно подтверждает его правоту. Как ни странно, но во многом тем богатствам, которые залегают глубоко под землей, мы обязаны древней флоре. Именно древние папоротники и деревья образовали со временем многие полезные ресурсы. Кстати, а какие полезные ископаемые образовались из древних растений? Что ж, давайте узнаем!
Общая характеристика ископаемых растительных видов топлива
Все эти виды топлива содержат огромное количество углерода. Образовались все они из растительных остатков, на которые в течение миллионов лет действовало повышенное давление и высокая температура. Возраст некоторых видов древнего растительного топлива значительно превышает отметку в 650 миллионов лет. Приблизительно 80% этих ископаемых образовалось в третичный период. Именно этим временам мы обязаны тем, что ресурсы полезных ископаемых до сих пор обеспечивают нас всем необходимым.
Основной особенностью их образования следует считать то обстоятельство, что в те времена на планете было еще мало кислорода, который в настоящее время очень быстро окисляет органику, зато много углерода и соединений на его основе. Осадочные породы быстро консервировали огромные массы веществ в толще земли.
Чтобы вы лучше ориентировались в этом вопросе, нами была подготовлена таблица. Полезные ископаемые далеко не бессистемно располагаются в недрах земли.
Форма рельефа | Строение коры, ее возраст | Основные виды ископаемых | Примеры |
Равнина | Щиты времен археозоя, протерозоя | Много железных, марганцевых руд | Балтийский щит Русской платформы |
Плиты древних платформ, формирование которых происходило во времена палеозоя | Нефть, газ, уголь и прочие ископаемые растительного происхождения | Западная Сибирь | |
Горы | Молодые горы альпийского возраста | Много полиметаллических руд | Кавказ |
Старые, разрушенные горы времен мезозоя | Содержат практически все виды ценных ископаемых, в том числе и полиметаллические руды | Казахский мелкосопочник |
Впрочем, в среде некоторых ученых популярна теория абиогенного происхождения многих горючих ископаемых, которая объясняет их возникновение сочетанием разнообразных факторов, которые привели к появлению сложных углеродных соединений из простых неорганических веществ.
Эта точка зрения также имеет свое право на жизнь, но большинство ученых все же уверены, что подавляющее число месторождений имеет именно биологическую природу возникновения. Ну так какие полезные ископаемые образовались из древних растений? Об этом мы сейчас и расскажем.
Важность для промышленности и человека
Как мы уже и говорили, многие из этих веществ – настоящий кладезь для современной химической промышленности. Тот же уголь содержит в себе множество соединений, которые в иных случаях можно получить только в результате сложного и дорогого синтеза. К примеру, гуминовые кислоты, которые в природе встречаются не так уж и часто и довольно сложны для искусственного синтеза, человек массово получает из дешевого и распространенного бурого угля.
В принципе, обо всем этом вам расскажет экономическая география. Полезные ископаемые играют важнейшую роль в формировании нормальной производственной экономики любой страны.
Следует помнить, что полноценное использование многих ресурсов растительного происхождения возможно только в том случае, если человек хорошо знает нюансы их образования. Сначала мы рассмотрим уже не раз упомянутые нами угли, так как процесс их образования весьма интересен. Угли, как и другие основные полезные ископаемые растительного происхождения, были образованы различными растениями в процессе их отмирания.
Характеристика образования гумусовых углей
Очень давно, когда на Земле все еще бродили гигантские динозавры, на огромных пространствах произрастали красивые пышные леса. Для их роста и развития условия были идеальны: в почве много органики, а в атмосфере преобладает углекислый газ. Впрочем, эти же условия способствовали тому, что растения весьма бурно отмирали. Их части падали на землю, где быстро разлагались, так как ничем не были защищены от окислительного действия воздуха.
Совокупность всех этих факторов приводила к очень быстрому разложению целлюлозы. Гигантские массы растительности превращались в настоящий «коктейль» гуминовых веществ, разбавленный незначительными количествами примесей смол, восков и парафинов. Впрочем, вся эта масса довольно быстро разлагалась микроорганизмами, а потому особенно быстрого накопления органического вещества в ту пору не происходило. Основные запасы полезных ископаемых появились несколько позднее.
Так как образовывался непосредственно уголь?
Описанным выше способом происходило образование сухого торфа, которого и в нынешнее время на поверхности нашей планеты достаточно. Как правило, никаких дальнейших метаморфоз с ним не происходило, так как чаще всего его покрывал слой песка и земли, надежно консервируя органику от воздействия кислорода и микроорганизмов. Такая масса была крайне пластичной, а потому какого-то расслоения или перемешивания в дальнейшем не происходило.
Так как неразложившейся органики в толще торфа было очень мало, дальнейших процессов гниения не было. Таким образом, температура в толще пластов всегда оставалась на одном уровне.
Давление и время…
Впрочем, со временем слои постепенно уплотнялись по причине слеживания. Постепенно гуминовые кислоты превращались в гумиты, смолы подвергались процессу декарбоксилирования, и только лишь воски оставались неизменными на протяжении тысячелетий. Вот так происходило образование бурых гумусовых углей. Особенно их много в Красноярском крае. Это наиболее распространенные полезные ископаемые края (и важный источник доходов, конечно же).
Под воздействием целого спектра факторов внешней среды происходил постепенный их метаморфоз, в результате которого получались каменные гумусовые угли. Основная роль в этом процессе принадлежит высокому давлению и не менее высокой температуре. В этих условиях гуминовые кислоты начинали интенсивно разлагаться, смолы и воски подвергались естественной полимеризации.
Все это приводило к синтезу неплавких, совершенно нерастворимых соединений. Именно благодаря им этот сорт угля и сохранился до наших дней. Он залегает на сравнительно небольших глубинах, а потому при условии несколько иных физических и химических свойств он бы неизбежно подвергся вымыванию. А какие полезные ископаемые образовались из древних растений, помимо описанного выше гумусового угля?
О процессе образования смешанного типа углей
Следует отметить, что в природе процесс образования чистых гумусовых соединений протекал чрезвычайно редко. Куда чаще происходил смешанный процесс. Ученые предполагают, что шел он сразу по нескольким направлениям. Как правило, происходило все это на дне древних водоемов, на месте которых сейчас располагаются месторождения полезных ископаемых.
Гумусовые вещества постепенно приносились туда с дождевыми водами и медленно, в течение столетий, оседали на дне. Планктон, который активно развивался при таком обилии органических веществ, постепенно перемешивался со всей этой массой. Но все могло быть совершенно иначе.
После того как на сушу обрушивались мощные ураганы и ливневые дожди, в водоемы попадало огромное количество гумусовых веществ и разнообразных минеральных соединений. Сначала на дне оседали именно тяжелые минералы, а уж гумусовые кислоты действовали на них как мощные окислители. Постепенно вся эта масса подвергалась полимеризации. Так как кислорода на дне водоемов было очень мало, вещества со временем оказались под воздействием процесса дегидратации. Вот так и образовывался уголь смешанного состава.
Данные полезные ископаемые России чрезвычайно распространены в Восточной части нашей страны.
О химическом составе углей
В общем-то, их состав не отличается особым разнообразием: углерод, водород, кислород, азот и сера. Отличие только в массовой доле всех этих веществ, так как именно по их процентному соотношению можно с уверенностью определить не только вид ископаемого растительного топлива, но даже регион его возникновения и добычи. Чтобы вы имели хотя бы приблизительное представление об этом вопросе, разберем состав среднестатистического бурого гумусового угля.
Классификация веществ, входящих в состав углей
Наиболее типичные вещества, которые входят в состав любого его сорта, называются углеобразователями. Вот их полный перечень:
- Как ни странно, белки. При гидролизе угля ученые обратили внимание, что в получаемой смеси имеется некоторое количество аминокислот. Нахождение этих веществ в толще пластов ископаемого топлива объясняется довольно просто: это законсервированные в давние времена простейшие, а также останки более высокоразвитых организмов. Во всяком случае многие месторождения полезных ископаемых зачастую могут похвастаться коллекцией, достойной палеонтологического музея.
- Конечно же, целлюлоза. Этот сложный углевод, являющийся основным строительным материалом любой растительной формы жизни, составляет немалую весовую часть как углей, так и горючих сланцев (о них мы поговорим ниже).
- Воски, о которых мы неоднократно упоминали. Представляют собой сложные эфиры некоторых карбоновых кислот и алифатических спиртов.
- Смолы. Это весьма сложная смесь из все тех же карбоновых кислот, а также омыляющихся и неомыляющихся веществ. В некоторых специфичных условиях легко поддаются декарбоксилированию и быстрой полимеризации. Являются своего рода «связующим звеном» для угля, так как скрепляют его компоненты на процессе первичного сжатия.
Именно практически идентичный состав всех ископаемых сортов топлива говорит об их растительном и частично животном происхождении. Поборникам абиотического появления той же нефти не удается найти достаточно убедительных доводов, при помощи которых можно было бы опровергнуть эти фактические данные. Во всяком случае любая карта полезных ископаемых (органических) покажет, что их залежи преимущественно находятся на местах древних морей, богатых органикой.
Основные сведения о добыче угля
Характеристики и способы этого процесса в полной мере зависят от глубины залегания пластов. Если таковая не превышает ста метров, то возможен открытый, карьерный способ разработки. Очень часто бывает так, что с увеличением глубины разреза экономически более целесообразным становится шахтовый метод.
На территории нашей страны уровень самой глубокой шахты равен приблизительно 1200 метрам. Любая карта полезных ископаемых России покажет, что больше всего их в Сибири. Край этот заслуженно считается настоящей кладовой, житницей природы.
Прочие важные вещества
Необходимо отметить, что в пластах каменного угля нередко встречаются скопления веществ, обладающих громадной промышленной ценностью. К ним относятся некоторые ценные геологические породы (мрамор, к примеру), огромное количество метана, а также редкие, рассеянные химические элементы. К примеру, некоторые сорта бурого угля содержат много германия, без которого немыслима современная радиоэлектронная промышленность, так как именно на его основе создаются многие виды полупроводников.
Применение каменного угля в современной промышленности
Давно прошли те времена, когда этот вид полезных ископаемых использовался исключительно в качестве топлива. Как мы уже отмечали, из него добываются некоторые редкие химические элементы, уголь служит сырьем для производства многих типов пластмасс. Еще со времен Второй мировой войны известно, что из него можно делать искусственный бензин.
Именно эти полезные ископаемые России во многом обеспечили интенсивный рост промышленности после революции. Они же позволяют поддерживать экономику на стабильно высоком уровне.
Горючий сланец
Это твердое горючее ископаемое растительного происхождения из группы твёрдых каустобиолитов. Основной чертой сланцев, которая обеспечила им столь высокую популярность в последние годы, является смола, входящая в их состав. Ее получают при перегонке. Ценность ее в том, что по своим физико-химическим свойствам она очень близка к нефти, но при этом стоимость ее добычи куда ниже нефтяного промысла.
Дифференциальный состав
Главным отличием сланца от все того же угля является то, что в его составе содержится больше минеральных веществ. Органическая его часть – кероген. Только в сланцах наивысшего качества его доля доходит до 70%, тогда как во всех прочих случаях содержание органики не превышает 30%. Кероген представляет собой ископаемые остатки древнейших одноклеточных водорослей.
Та их часть, которая за века не потеряла следов клеточного строения, – это талломоальгинит. Соответственно, полностью деградировавшие одноклеточные водоросли получили название коллоальгинит. Помимо этого, в сланцах довольно часто можно отыскать даже части высших растений, которые были на нашей планете в незапамятные времена.
Вот какие полезные ископаемые образовались из древних растений. Надеемся, что из этой статьи вы получили все интересовавшие вас сведения.
Практически все знают, что торф представляет собой перегнившую субстанцию останков животных и растений, в которой содержатся разные минералы, однако мало кому известно, как образуется торф. Давайте попробуем разобраться в этом вопросе.
Что такое торф?
Данный элемент представляет собой полезное ископаемое, которое обладает горючими свойствами. Оно образуется в результате разложения животных и болотных растений (в основном) в условиях недостатка кислорода и высокой влажности. При этом также имеют место определенные биохимические процессы.
Учитывая, из чего образуется торф, многие ученые считают его предшественником угля. Конечно, при этом есть конкретные отличия между этими двумя материалами. В частности, торф в своем первозданном виде имеет более 50% органических соединений по отношению к сухой массе. От бурого угля он отличается более высоким содержанием влаги, остатков растений, гемицеллюлоз, сахаров и целлюлозы.
Найти данный продукт можно на поверхности земли либо на 10-метровой глубине от покрова минеральных отложений. Стоит отметить, что многие путают его с почвой, однако это совершенно разные элементы. Торф отличается от почвы содержанием органики. Следовательно, он представляет собой достаточно полезное ископаемое, которое может либо находиться на поверхности почвы, либо залегать на глубине. Да, он состоит из остатков растений и его можно считать предшественником угля.
Из чего образуется торф?
Известно, что состоит данный продукт из минеральных и органических частиц, а также не до конца разложившихся травянистых растений. В его составе могут присутствовать ветви деревьев, корни кустарников, мох, кора. Все это служит “сырьем” для образования торфа.
Сам процесс его появления основывается на биохимических сложных процессах – разложении остатков растений. В их разложении участие принимают микроорганизмы (грибки, бактерии). Их деятельность при разложении весьма интенсивна, и именно, благодаря им возможен быстрый распад структуры растений и выщелачивание фитомассы. Именно так и образуется торфогенный слой в почве.
Известно, что самая активная фаза разложения остатков растений осуществляется весной и летом, хотя скорость разложения также во многом зависит от состава самих растений и кислотно-щелочной среды, в которой и происходит данный процесс.
Около 30% изначальной массы растений становится чистым торфом, остальная часть преобразуется в минеральные вещества, они впоследствии вытекают с потоками внутренних вод или испаряются в атмосферу. Теперь вы знаете, как образуется торф.
Торфяные болота
Отметим, что большое количество этого материала находится на дне болот. Дело в том, что болота могут быть покрыты мхом – сфагнумом, который является одним из многих элементов “сырья”. Торф образуется из сфагнума в результате отмирания и оседания на дно последнего. Также подводные части растений отмирают и тоже падают. В результате там скапливается большое количество остатков растений. Учитывая, что кислорода в воде очень мало, то и процесс разложения происходит долго. В течение тысячи лет из остатков отмерших растений на дне болота может образоваться торф.
Отметим, что экосистема болота объясняется детям еще в 3 классе. Как образуется торф – одна из тем данного раздела. Совсем не обязательно понимать все тонкости биохимического процесса образования этого материала. Достаточно лишь знать, что он является продуктом гниения отмерших растений.
Применение в сельском хозяйстве
Раньше торф использовался на тепловых и электростанциях, однако открытие больших месторождений угля и газа отодвинуло на второй план данный материал. Сегодня он активно применяется в сельском хозяйстве для:
- Создания эффективных удобрений и стимуляторов роста.
- Изготовления таблеток для рассады.
- Создания плодородных грунтов.
- Создания покрывного материала на зиму.
Учитывая то, из чего образуется торф, не удивительно, что его основное применение сводится к созданию удобрений. И хотя возможно его использование в качестве топлива на электростанциях, от этого уже давно отошли.
Другие области
Также материал может быть использован в качестве адсорбента при загрязнении воды. В медицине его применяют для создания лечебных грязевых ванн и даже для получения медицинских препаратов. Медицинский этиловый спирт, фурфурол, щавелевая кислота и другие вещества получают с его помощью.
Из материала также изготавливают топливные брикеты, которые используются для отопления дома. Его применение возможно и в сфере строительства, в частности при возведении дорожных насыпей. При возведении зданий специального назначения могут использовать торфоизоляционные плиты и торфяные панели.
Еще этот материал могут облагораживать путем сухой перегонки в специальных торфококсовальных печах. При перегонке получают торфяной кокс и побочные продукты в виде смол. Они могут служить ценным сырьем для дальнейшей переработки. В частности, можно получить воск, фенолы, парафины и даже уксусную кислоту.
Теперь вы знаете, как образуется и используется торф, однако это далеко не все сферы его применения. Он может применяться даже как упаковочный материал. Если переработать его до порошкообразного состояния, то он станет отличной “упаковкой” для хранения и транспортировки овощей.
В заключение
Учитывая то, из чего образуется торф, можно сделать вывод, что это возобновляемый источник энергии и ценный материал для сельского хозяйства. Многие страны добывают и используют его на промышленном уровне. Его детально изучают и придумывают новые способы использования материала.