煤炭来自哪里？

在古老的肯塔基州的热带沼泽，周围没有人听到倒下的树木是否发出声音。然而，大约3亿年后，噪音是不可避免的——这些树现在变成了煤炭，一种长期以来帮助人类发电的化石燃料，但其内心的恶魔也在召唤气候变化。

煤炭仍然提供大块的美国电力，自从超过一个季度全球储备坐在美国土地下，这是一个可理解的电源。有机岩石是如此有效和丰富，其实美国煤炭资源总能量含量越高，而不是全世界所有已知的可收回油。

但煤炭也有一个黑暗的一面 - 它的高碳含量意味着它比其他化石燃料更多的二氧化碳，使其成为一种不成比例的大碳足迹。加入生态成本山巅移除，粉煤灰储存和煤炭运输，黑色肿块会失去更多的光泽。

美国能源部和电力行业多年来一直在巨大地投资，从二氧化硫和氮氧化物到其颗粒物和汞，取得了一些成功。然而，它的温室气体排放到目前为止，无视具有成本效益的遏制努力。

随着煤炭现已产生几乎与兆瓦的头条新闻一样，有可能停止并考虑所有这些地下能源来自首先出现的地方。但要充分了解现在困扰我们的氛围的碳鬼，它有助于看看燃料背后的化石。

如何形成煤炭？

任何好的化石燃料的基本配方都很简单:将泥炭与酸性、低氧的水混合，覆盖沉积物，并在高空至少煮上1亿年。当这些条件在石炭纪的陆地上同时发生时，尤其是在广阔的热带泥炭沼泽，这一时期的名称由此而来，他们开始了漫长而缓慢的煤化过程。

“大多数煤在石炭系中接近赤道形成，”地质学家Leslie Ruppert说，他专门从事美国地质调查的煤化学。“将这些厚煤的土地群体接近赤道，条件是我们所谓的”永远潮湿“，意思是吨和吨雨。”

当一个超大陆被Gondwanaland.当时在南极附近的地球之地的大部分土地徘徊，距离赤道周围有几个堕落者，尤其是北美，中国和欧洲（见右侧）。温暖的“永远潮湿”的天气有助于在这些陆地群体中产生巨大的泥炭沼泽，这并不巧合今天的一些顶级煤炭生产商。在现在的美国，石炭系泥炭沼泽覆盖了大部分东部海岸和中西部，为今天的阿巴拉契亚和中西部采矿业务提供饲料。

当许多植物死在像石炭纪那样稠密的、停滞的沼泽中时，煤的形成就开始了。细菌蜂拥而至吞噬一切，并在此过程中消耗氧气——有时为了自身的利益而消耗得太多。根据细菌进食的数量和频率，沼泽的地表水会变得缺氧，将耗尽氧气的好氧细菌全部消灭。随着这些分解微生物的消失，植物在死亡时停止腐烂，取而代之的是堆积成泥状的泥炭。

“泥炭迅速埋葬，埋在一个厌氧环境中，在这里和那里偶尔发生，”USGS研究地质学家保罗·克斯利说。“一种厌氧环境防止细菌降解。随着泥炭沼泽继续生长，您可能有数百英尺的泥炭。”

泥炭本身长期以来一直被用作世界某些地区的燃料来源，但它仍然是煤炭的漫长。对于这种转变发生，沉积物最终必须覆盖泥炭，哈克利解释说，压缩到地壳中。这种沉降可以以各种方式发生，当石炭系时期结束了大约300万年前时，它会扫过许多泥炭沼泽。随着大陆的漂移和气候变化，泥炭甚至更深地被驱逐下来，岩石从上面碾压，从上方碾碎它，从下面烧烤它。超过数百万年，这种地质缸罐压力煮熟的泥炭沉积物创造煤层。

而阿巴拉契亚的山区矿山鲁普珀特指出，挖掘了全国最古老，最大，最具标志性的煤层，美国煤炭并非全部形成。预期恐龙的石炭系时期是泥炭沼泽的鼎盛时期，但新的聚会持续到恐龙的年龄段和之后。

“在美国各地，很多煤矿都不是石炭纪的，”鲁珀特说。“东部的阿巴拉契亚山脉和伊利诺斯盆地有更古老的石炭纪煤炭，而西部的煤炭要年轻得多。”

事实上，西方现在美国顶级的煤炭产区，从中生代和新生代时代搅拌出稳定的成熟煤流。该国最多产的煤矿在内粉河流域它是一个地下碗，横跨蒙大拿州和怀俄明州的边界。Ruppert说，与石炭纪的煤不同，西方的新矿床大多形成于从浅海升起的大型盆地内，然后逐渐滑回地下。

她说:“(当西方煤炭形成时)北美不再位于赤道，但它也有快速下沉的盆地，这是构造活动的。”“深层沉积盆地形成了，植被最终被转化为泥炭，因为盆地很深，而且持续沉降了很长时间。降雨合适，气候适宜，然后一切都被掩埋了。”

类型的煤炭

煤化是一个不断进行的过程，我们目前挖掘和燃烧的许多煤炭仍然被认为是“不成熟的”地质标准。以下是四种主要类型，按成熟度排序:

褐煤

这种柔软，易碎和浅色的化石是最少的泥炭产品被认为是煤炭。尽管USGS地质学家Susan Tewalt说，一些最年轻的褐煤仍然含有可见的树皮和其他植物物质，但在美国很少见。“有一些木质岩石，你仍然可以看到木质结构，但我们的大部分褐煤是比这更高的比例更高，”她说。褐煤是低级煤，开始，只含有约30％的碳，因为它没有经历锻造更强烈的热量和压力。它在大量的海湾沿海平原和北方大平原上发现，但只有20枚经营的美国螺旋矿，大多数在德克萨斯州和北达科他州，因为它往往不经济挖掘。Lignite占据了大约9％的美国煤炭储量和7％的整体生产，其中大部分都是在发电厂燃烧的电力。

次沥青

亚烟煤比褐煤稍硬，颜色较深，而且威力更大(碳含量高达45％)和更早，通常至少可以追溯到1亿年前。美国已探明的煤炭储量中，约有37%属于次烟煤，全部位于密西西比河以西。怀俄明是美国最大的沥青产地，但亚沥青矿床分布在大平原和落基山脉东部。粉河盆地是美国最大的单一煤炭来源，是一个亚烟煤矿床。

沥青

烟煤是美国发现的储量最丰富的一种煤，占美国已探明储量的一半以上。它是在高温高压下形成的，有3亿年的历史，含有45%到86%的碳，其热值是褐煤的三倍。西弗吉尼亚州、肯塔基州和宾夕法尼亚州是美国烟煤的主要产地，主要集中在密西西比河以东。它被广泛用于发电，也是钢铁工业的重要燃料和原材料。

无烟煤

煤炭爷爷并不容易来。无烟煤是最黑暗，最难和最古老的类型，碳含量为86％至97％。在美国这么少见，它占美国煤炭生产总体占美国煤炭产量的一半，只有1.5％的储备。所有国家的无烟煤矿山位于宾夕法尼亚州东北部煤炭地区．

美国拥有全球最大的已知整体煤炭储量，共计近2640亿吨。随着矿工呼吸这些古老的热带沼泽和电厂释放他们的蒸汽进入空气，国家和全球喧嚣在煤炭未来发展。然而，无论未来的能源法规如何发生什么，煤炭的不良能力最终会导致替代品的搜索，如果没有其他任何事情 - 即将到来，即使是美国储备只预计持续225年。

照片由美国宇航局、美国能源部、美国地质勘探局提供