2024年6月1日星期六

1千公尺厚的煤層,延伸上千公里!世界最大的煤田真是植物形成的?

如果說石油是工業的血液,那麼煤炭就是驅動現代社會的力量來源。

而在美國東部,就藏著這樣一個龐然大物──阿巴拉契亞煤田,它是全世界最大的煤田,橫跨美國東部9個州。

其煤層最深處可達1千米,整個煤礦區域面積達18萬平方千米,已探明儲量高達3,168億噸,可開採量約2,526億噸。

這麼龐大的煤田是如何形成的呢?而它又經歷了怎樣的開發歷程?讓我們一起來探索阿巴拉契亞巨型煤田的前世今生。

本文內信源來自(中國煤炭),但為提昇文章可讀性,細節可能存在潤色,請理智閱讀,僅供參考!

1

要追溯阿巴拉契亞煤田的起源,我們需要將時光倒流到3.55億年前的晚泥盆世。

那時,地球上還沒有茂密的森林,陸地被一種古老且低等級的苔蘚類植被所覆蓋。

這些看似不起眼的綠色先驅,正醞釀著一場改變地球面貌的靜默革命。

隨著時間的推移,苔蘚類植物開始朝向更高等級進化。

它們的體內出現了一種神奇的物質——木質素,這種複雜的有機聚合物大大增強了植物的支撐力和抗逆性。

於是,原本匍匐在地的植被逐漸向上生長,各種高大的木本植物如冬青、諫樹等開始出現,一片片參天大樹拔地而起,構建起地球有史以來的第一個森林群落。

這些木本植物的出現,對當時的地球環境產生了深遠影響。

茂密的森林群落猶如天然的海綿,涵養著地表的水資源。

同時,大量的植被蒸騰作用加速了水循環過程,使得空氣中的水汽含量大幅上升。

水汽在大氣層中穿梭往復,改變了太陽輻射的吸收和反射,進而影響了全球的熱量分配。

漸漸地,地球整體的氣溫開始下降,氣候也從原本的乾燥熾熱,慢慢變成溫暖濕潤。

這種變化並非一蹴而就,而是經過了漫長的地質年代

全球氣候的變遷與植被的演化相互促進、彼此影響,最終催生出一個全新的地球面貌。

在距今約2.7億年前的石炭紀時期,地球已經被鬱鬱蔥蔥的原始森林所覆蓋。

阿巴拉契亞地區,這片綠色的海洋尤其茂密繁盛。

石炭紀的植物以蕨類、木本蕨類、石松類等植物為主。

它們擁有高大的樹幹,飽滿的綠冠,猶如參天巨柱,直插雲霄。

有一種巨型木本蕨類植物楔葉滿江紅,高達50米,直徑可達2米,堪稱當時的"森林之王"。

這些原始植物以驚人的速度瘋狂生長,它們貪婪地吸收著空氣中的二氧化碳,將其轉化為自身的軀體。

隨著植物的不斷死亡和更新,厚實的植被層逐漸在阿巴拉契亞累積。

一代代的植物枯枝敗葉堆積在林下,與泥炭層交織在一起,猶如巨型的天然堆肥場。

石炭紀的氣候溫暖潮濕,非常有利於植物遺骸的保存。

它們被源源不絕的泥沙和岩石覆蓋,漸漸地與泥炭層融為一體,在缺氧的環境中開啟了一段漫長的煤化之旅。

地殼運動和構造應力也在悄悄發生。

阿巴拉契亞地區先後經歷了喀拉哈里運動、阿巴拉契亞褶皺造山運動等多次地質事件。

這些運動使得原本埋藏較淺的古老植物殘骸,進一步掩埋到地下深處。

在那裡,它們經受高溫高壓的"洗禮"。

在地下深處,植物遺骸中的纖維素、木質素等有機物,在厭氧菌的分解下慢慢轉化。

隨著時間的推移和溫度的升高,植物殘骸經歷了泥炭化、褐煤化、煤岩化等一系列複雜的生物化學反應

這個過程漫長而緩慢,植物殘骸中的水分、揮發分​​不斷被擠出,碳元素則越來越富集。

經過上百萬年的"精雕細琢",這些有機物最終轉化為我們今天所使用的煤炭資源。

地質學家透過測年技術和化石證據發現,阿巴拉契亞煤田的主體形成於石炭紀時期,歷時約2,000萬年。

這2000萬年,造就了這個赫赫有名的"煤炭巨無霸"。

在漫長的地質歷程中,環境的變遷、植被的演替、地殼的運動等許多因素交織在一起,共同塑造了阿巴拉契亞煤田今天的規模和品質。

2

長期以來,煤炭是由古代植物埋藏轉化而成的觀點一直佔據主導地位。

這理論看似合情合理,並廣受認可了。

然而,仍有一些科學家對這一傳統觀點提出了質疑和反思。

其中一個引人深思的問題是,如果說煤炭真的起源於植物,那為什麼面積更大的森林,反而形成了範圍更小的煤田?這現象與直覺相悖,讓人不禁產生疑惑。

要知道,地球上的植被從幾億年前開始出現,至今從未間斷過。

古生代的石松類植物,到中生代的裸子植物,再到新生代被子植物,林林總的植物門類輪番登場,建構起一個個鬱鬱蔥蔥的森林王國。

這些森林遍布在不同的大陸版塊上,隨著地殼運動和氣候變遷而不斷變遷更替。

如果說煤炭是植物殘骸經過漫長歲月埋藏轉化的結果,那麼照理說,世界各地的地下都應該藏有豐富的煤炭資源才對。

然而,當人類開始大規模勘探和開採煤炭的時候,卻發現事實並非如此。

儘管煤炭資源在全球都有分佈,但其分佈的錯落有致,往往集中在某些特定區域,而在另一些區域卻少之又少,甚至空白一片。

這種分佈的不均衡性,似乎在暗示煤炭形成背後有更複雜的機制在運作。

以中國為例,雖然國土面積遼闊,植被資源豐富,但煤炭資源的分佈卻極不均衡。

山西內蒙古陝西北方地區煤炭資源非常豐富,而南方大部分地區卻相對匱乏。

這種分佈格局,顯然不能完全用古代森林的分佈來解釋。

除了區域分佈的選擇性,煤炭在地層中的賦存狀態,也引發了一些學者的好奇與思考。

在許多煤田的地質剖面中,發現煤層與其他岩石地層之間,往往有十分明顯的界線。

煤層的厚度變化規律,與周圍的沉積岩地層也不盡相同。

這種分界之清晰,結構之規整,常常給人一種被精心佈置的感覺,很難用自然界偶然堆積的方式來解釋。

一些學者據此提出,煤炭的形成過程可能遠比傳統理論所描述的更為複雜。

在植物殘骸被掩埋、轉化的過程中,可能還有其他一些我們尚未識別的因素在起作用。

這些因素可能包括了特殊的地質構造背景、水文地球化學條件、微生物活動、火山爆發事件等等。

它們與古氣候、古地理、植被演替等因素交織,共同主導了煤炭這一沉積有機岩的形成與分佈。

阿巴拉契亞煤田是美國最重要的能源寶庫之一,其開採歷史可追溯至18世紀中葉。

最早的煤炭開採記錄出現在1750年,當時這裡還是一片廣闊而原始的荒野。

殖民者利用簡陋的工具,在露頭處採掘煤炭,用於取暖和煉鐵。

這些零星的採煤活動,成為了阿巴拉契亞煤炭工業的雛形。

19世紀中後期,鋼鐵、電力、鐵路等產業的崛起,對煤炭資源提出了巨大需求。

阿巴拉契亞地區憑藉著豐富優質的煤炭資源,迅速崛起為美國工業的心臟地帶。

大量的礦工湧入阿巴拉契亞山區,一座座煤礦在山林間拔地而起,一列火車滿載黑色的寶藏駛向四面八方。

進入20世紀,阿巴拉契亞煤田的開採進入了一個新的高峰期。

特別是在第二次世界大戰期間,煤炭作為戰略物資,其產量和價值都達到了前所未有的高度。

在那個"用煤炭打敗法西斯"的年代,阿巴拉契亞礦工們以驚人的效率,生產出了大量優質動力煤和焦煤,為盟軍的戰爭機器提供了源源不斷的能量。

二戰,隨著美國經濟進入黃金發展期,阿巴拉契亞煤田迎來了另一輪大發展。

1970-80年代,恰逢全球石油危機爆發,煤炭作為石油的替代品備受青睞。

在"以煤代油"政策的刺激下,該煤田的年產量一度飆升到10億噸。

巍峨的礦場塔樓、轟鳴的採掘機、川流不息的煤炭列車,構成了那個年代阿巴拉契亞地區的壯美圖景。

在這片熱土上,千千萬萬礦工家庭實現了美國夢的轉變。

然而,輝煌的背後,也隱藏著危機的種子。

長期的高強度開採,對阿巴拉契亞脆弱的生態系統造成了難以估量的創傷。

眾多礦坑的廢棄與塌陷,導致地表變形、植被破壞、土地沙化。

硫化礦渣和酸性礦水的滲透,污染了附近的河流和地下水,危及了居民的飲用水安全。

為追求利潤最大化,一些礦企也動用了"山頂移除採礦"(MTR)等破壞性極強的開採方式,宛如用暴力在大地母親的身體上剜肉剔骨。

3

進入21世紀,阿巴拉契亞煤田遭遇了一系列重大挑戰。

清潔能源技術的快速進步,頁岩氣革命的興起,使得煤炭這個"工業食糧"的需求量和價格一路下滑。

再加上環保政策的日益趨嚴、礦難事故的頻頻發生,更讓這個曾經的礦業聖地風雨飄搖。

2014年,阿巴拉契亞煤田的產量已下降到4億噸,較巔峰時期跌去了60%。

儘管仍佔全美煤炭總產量的半壁江山,但產業整體的頹勢已不可逆轉。

阿巴拉契亞地區滿目瘡痍的礦區地形,記錄下了一段露天採煤的沉重代價。

在這片土地上,最具爭議的當屬"山頂移除採礦"(MTR)。

顧名思義,MTR就是用炸藥和重型機械,將山頂的岩層整個剝離,以直接開採埋藏於下的煤層。

這種看似粗暴的開採方式,從90年代開始大行其道。

根據統計,光是阿巴拉契亞地區,就有500多座山峰遭到了MTR的"斬首"。

這些原本鬱鬱蔥蔥的山頭,轉眼間就變成了一片荒蕪的岩石沙漠

炸毀山體所產生的大量廢石被傾倒在附近的溪谷中,造成了長達2000英里的溪流和水道被廢石填平。

生物學家發現,這些溪流中90%以上的水生物種都已經滅絕。

曾經碧波蕩漾的山泉溪流,如今卻渾濁不堪,被酸性和含重金屬的礦井廢水嚴重污染。

生態的創傷,最終轉嫁到了居民的健康之上。

研究人員透過長達十餘年的追蹤調查發現,在MTR週邊區域,居民的整體死亡率和癌症死亡率分別比其他地區高出24%和50%。

更觸目驚心的是,這裡的嬰兒出生缺陷發生率,是其他地區的近兩倍。

肺癌、心臟病、腎臟病等疾病的高發生率,也與煤礦廢水的毒害密不可分。

試想,一個危害百姓健康的產業,再大的GDP貢獻也難以構成道義上的正當性。

面對利益團體的強大阻力,阿巴拉契亞的環保人士們,展開了一場艱難而勇敢的抗爭。

"山的守護者"等公益組織,透過調查取證、公眾宣傳、法律訴訟等多種形式,揭露MTR的種種惡行,呼籲全社會共同抵制這種以暴力對待大自然的開採方式。

這場抗爭點燃了民眾對阿巴拉契亞生態災難的關注,催生了聯邦政府對MTR的嚴格限制。

2010年4月,歐巴馬政府宣布收緊對MTR的審批,基本上叫停了這項爭議性採礦手法。

此舉在遏止破壞性開採的同時,也引發了部分礦區的失業問題,在推動能源轉型的過程中,統籌生態、民生、就業等工作困難重重。

隨著全球氣候變遷日益嚴峻,化石能源的終結已成必然。

傳統煤炭工業正面臨衰敗的命運,清潔能源的崛起勢不可擋。

未來世界的主要能源很可能是以太陽能為核心的再生能源體系。

太陽能具有蘊量巨大、清潔環保、永不枯竭等諸多優點,可望幫助人類實現能源的永續利用,推動文明邁向更高階段。

過渡時期,先進的清潔煤技術如碳捕獲與封存,或許能在一定程度上延緩煤炭的退出進程,為新能源革命贏得寶貴的緩衝期。

但從長遠來看,徹底告別化石能源是大勢所趨。

參考資料

中國煤炭,美國露天煤礦發展研究

國外煤地質地,美國阿巴拉契亞煤田的淺層垂直地震剖面研究



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