[*Чарлз Лайель (1797 — 1875).]
[**Жорж Кювье (1769 — 1832).]
Леса, которые выросли на обширных болотах и топях внутриконтинентальных котловин или около морей вблизи устьев рек во время позднего карбона (также и во время ранней перми), затем дали начало каменному углю, который имеет очень большое народнохозяйственное значение в жизни всего общества.
В периоды частых и сильных дождей во внутриконтинентальных котловинах происходили мощные наводнения, образовывались большие наносы песка и ила, которые сегодня встречаются в угленосных горизонтах в виде перемежающихся с углем слоев глинистых и шиферных сланцев, песчаников и конгломератов.
В периоды редких дождей наступало время, благоприятное для развития растительности. Тогда обширные котловины начинали покрываться зеленью растений.
Согласно Краузу, это были древовидные хвощи из рода Calamites, которые первыми вырастали на покрытых илом и песком котловинах, и только позже, когда они создали гумусовую почву, стали появляться другие споровые и первые семенные растения.
В периоды наибольшего расцвета болотистые котловины покрывались зеленым плащом похожих на плауны, хвощи и папоротники растений, корни которых проникали в илистые и песчаные наносы. И сегодня в основании угольных пластов мы находим породы, которые во всех направлениях пересечены разными корнями — это Stigmaria. Поэтому такие слои под угольными пластами называются корневыми или стигмариевыми почвами; они представлены стигмариевыми сланцами или песчаниками.
Отмершие корни и ветви падали во влажную болотистую почву и там в результате их медленного погружения были законсервированы полностью или хотя бы частично. Слой ложился на слой, в результате чего образовался торфяник, мощность которого постоянно увеличивалась. В периоды, когда в краю происходили сильные бури, особенно резко увеличивалась мощность торфяного слоя, так как буря выворачивала и ломала множество огромных деревьев. Среди бурелома уничтоженных лесов затем вырастали новые деревья, генерация за генерацией, и все они способствовали увеличению мощности торфяника.
В нагромождениях растительных остатков в этих торфяниках, покрытых чистой водой многих потоков, протекавших по котловинам, начинался процесс углефикации. Мы знаем, что при отсутствии кислорода наступает распад клетчатки или целлюлозы (C6H10O5)n согласно реакции:
С6Н10О6 -› СО2 + 3Н2О + СН4 + 4С
Этот процесс можно сравнить с термической перегонкой. Окись углерода СО2 и углеводород метан СН4 уходят главным образом в воздух, вода Н2О переходит либо в виде пара в воздух, либо впитывается в землю. Ввиду того, что окиси углерода и воды образуется больше, чем метана, больше всего убывает кислорода О, несколько меньше водорода Н и углерода С, и всегда остается вещество, обогащенное углеродом и обедненное кислородом и водородом. Такой процесс в различные геологические эпохи приводил к преобразованию торфа в каменный уголь и антрацит и заканчивался лишь образованием графита, который содержит почти 100% углерода.
Углерод, водород и кислород встречаются в углях, в виде твердых соединений и от соотношения их количеств зависит калорийность углей.
Нагроможденные растительные остатки, которые переходят в угли, все время уменьшаются в объеме не только за счет потери летучих веществ (воды, окиси углерода и углеводородов), но и под давлением вышележащих пород. Это уменьшение объема нельзя выразить точными цифрами. Но тем не менее считается, что слой каменного угля составляет от 1/8 до 1/5, а слой антрацита — примерно 1/12 часть первоначального объема растительной массы.
Можешь ли ты, дорогой читатель, представить, сколько растительной массы потребовалось для образования питтсбургских угольных слоев в США, которые при постоянной толщине 2 м занимают площадь 5450 кмІ?
Угольные слои имеют характер типичных пластов. Их толщина (мощность) бывает различной, от нескольких сантиметров до 10 м, редко свыше 10 м. Самым мощным каменноугольным слоем в мире является антрацитовый слой «Мамонт» в Пенсильванском бассейне (Северная Америка); в южной части бассейна его средняя мощность составляет 15 м.
Площадь угольных бассейнов очень различна. Мирошовский бассейн, например, имеет площадь 5,5 кмІ, Верхнесилезский — уже 5757 кмІ, а Миссурийский в Америке — даже 202000 кмІ.
По внешним свойствам мы выделяем угли матовые и угли блестящие. Последние возникли в результате изменения компактной растительной массы.