Węgle kopalne - Polski Serwis Naukowy

Węgiel kamienny

Przykładowa struktura chemiczna węgla kamiennego

Węgle kopalne – skały osadowe powstałe w wyniku gromadzenia się i późniejszego przeobrażenia szczątków roślinnych. Złożone są z szeregu związków organicznych oraz mineralnych składników nieorganicznych i wody. Zawierają pierwiastki: węgiel, tlen, wodór, azot i siarkę. Mogą w nich występować także pewne ilości pierwiastków rzadkich, np. arsen, uran czy german.

Azot (N, łac. nitrogenium) – pierwiastek chemiczny z grupy niemetali. Zawartość w górnych warstwach Ziemi wynosi 0,0019%. Stabilnymi izotopami azotu są 14N i 15N. Azot w stanie wolnym występuje w postaci dwuatomowej cząsteczki N2. W cząsteczce tej dwa atomy tego pierwiastka są połączone ze sobą wiązaniem potrójnym. Azot jest podstawowym składnikiem powietrza (78,09% objętości). Wchodzi w skład wielu związków, takich jak: amoniak, kwas azotowy, azotany oraz wielu ważnych związków organicznych (kwasy nukleinowe, białka i wiele innych). Azot w fazie stałej występuje w sześciu odmianach alotropowych nazwanych od kolejnych liter greckich (α, β, γ, δ, ε, ζ). Najnowsze badania wykazują prawdopodobne istnienie kolejnych dwóch odmian (η, θ).

Torf – skała osadowa powstała w wyniku zachodzących w szczególnych warunkach przemian obumarłych szczątków roślinnych, najmłodszy węgiel kopalny. Zawiera mniej niż 60% węgla.

Elementarny składnik węgla kopalnego to macerał. Powstaje on w wyniku uwęglenia materiału roślinnego. Przykłady macerałów to: kutynit, sporynit, telinit, witryn. Rodzaj macerału ma istotny wpływ na własności węgla.

Gatunki węgla

Wyróżnia się kilka gatunków węgli kopalnych, w zależności od zawartości pierwiastka węgla:

torf (<60%)

węgiel brunatny (62-75%)

węgiel kamienny (75-97%)

antracyt (92-95%)

szungit (do 99%)

Odmiany petrograficzne

Węgiel kamienny może zawierać różne składniki (litotypy, czyli odmiany petrograficzne):

Węgle humusowe (humulity) - skały humusowe powstałe na torfowiskach w procesie torfienia. Powstawały in situ (czyli w miejscu depozycji), a zalicza się do nich węgle kamienne (pasemkowe, błyszczące i półbłyszczące).

Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z bloku s układu okresowego. Jest to najprostszy możliwy pierwiastek o liczbie atomowej 1, składający się z jednego protonu i jednego elektronu.

fuzyn: węgiel włóknisty o barwie ciemnoszarej lub czarnej – występuje w postaci cienkich pasemek czasem soczewek; brudzi palce. Głównym jego składnikiem (mikrolitotypem) jest fuzyt.

duryn: węgiel matowy – odznacza się dużą twardością. Głównym jego składnikiem jest duryt.

witryn: węgiel błyszczący. Głównym jego składnikiem jest witryt.

klaryn: węgiel półbłyszczący. Głównym jego składnikiem jest klaryt.

Podział węgla ze względu na pochodzenie

Węgle kopalne dzieli się na 3 grupy, w zależności od rodzaju materii roślinnej, z której powstały:

Telinit - macerał z grupy witrynitu. Należy do podgrupy telowitrynitu. Macerały tej podgrupy występują w formie pasemek o różnej grubości, które są utworzone z tkanek roślinnych w różnym stopniu zachowanych. Obecność tej podgrupy świadczy o facji leśnej. W telinicie budowa komórkowa jest w różnym stopniu widoczna. Komórki mogą być trochę pozaciskane, w różnym stopniu zdeformowane, a czasem pozaciskane tak, że widać tylko kreski proste lub faliste. Komórki mogą być puste lub wypełnione materią mineralną np. minerałami ilastymi czy węglanami lub innymi macerałami np. żelinitem.

German (Ge, łac. germanium) – pierwiastek chemiczny z bloku p układu okresowego. Jest twardym, błyszczącym, srebrzystoszarym półmetalem, o właściwościach chemicznych podobnych do innych węglowców, przede wszystkim krzemu i cyny. Tworzy wiele związków organicznych.

węgle humusowe (humulity), utworzone ze szczątków flory lądowej, są one najbardziej rozpowszechnione i najważniejsze pod względem gospodarczym,

węgle sapropelowe (sapropelity), utworzone ze szczątków flory wodnej, występują w znacznie mniejszej ilości niż węgle humusowe, zazwyczaj jako cienkie ławice lub soczewki w ich obrębie,

węgle liptobiolitowe (liptobiolity), powstają z nagromadzenia żywiczno-woskowych składników roślin.

Wikimedia Commons ma galerię ilustracji związaną z tematem:
Węgle kopalne

Bibliografia

Encyklopedia powszechna PWN, Tom 4. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1987, s. 687.

Węgiel kamienny (pol.). [dostęp 2011-02-19].

Skały osadowe (sedymentacyjne) – jeden z trzech głównych typów skał (obok skał magmowych i metamorficznych) budujących skorupę ziemską, powstają przez nagromadzenie się materiału przynoszonego przez czynniki zewnętrzne (np. wodę, lodowiec, wiatr), na skutek jego osadzania się lub wytrącania z roztworu wodnego. Nauka zajmująca się powstawaniem skał osadowych to sedymentologia.

Węgiel kamienny – skała osadowa pochodzenia roślinnego, zawierająca 75-97% pierwiastka węgla, powstała głównie w karbonie (era paleozoiczna) ze szczątków roślinnych, które bez dostępu tlenu uległy uwęgleniu. Ma czarną barwę, matowy połysk, czarną rysę.