“滿面塵灰煙火色，兩鬓蒼蒼十指黑。可憐身上衣正單，心憂炭賤願天寒。”你知道白居易在這首詩中描寫的是什麼人嗎？沒錯，正是古代的賣炭翁，這裡的碳正是他用南山所砍的柴燒制而成的。

明亮的炭火

這裡的碳似乎和我們理解中的煤炭有些不一樣，畢竟大家印象中煤炭都是埋在地下的。那麼，埋在地下100多米厚的煤層是怎麼形成的？煤炭形成都需要哪些條件？如果植物是基本原料，可遠古地球上真的存在這麼多植物嗎？我國古代采煤有哪些成就？

作為一種不可再生能源，煤炭一度在人類的科技文明發展中起着重要的作用。雖然如今因為它會釋放出大量的二氧化碳，而被許多人“指責”，但是煤炭在人類的曆史當中依舊留下了濃墨重彩的一筆。

開采出來的煤炭

所以，大家雖然嘴上說着不再使用煤炭，但是在靠譜的新能源出現之前，煤炭對于人類還是有着不可替代的作用的。這就不得不抛出一個老生常談的話題，煤到底是怎麼形成的？100多米厚的煤層到底是誇張叙述還是确有其事呢？

還真的有這種巨厚的煤層，比如在内蒙古海拉爾盆地的呼和諾爾凹陷地層當中，其地層年代包括了寒武紀、泥盆紀、侏羅紀、白垩紀、新近紀和第四紀。在這個古老的地層當中，煤層的厚度确實超乎想象。

開采厚實的煤層

從鑽探記錄情況來看，含煤地層發育19組煤層。大磨拐河組含發育9個煤層組，煤36層。含煤地層厚度最小3.13m，最大1675.25m，平均473.78m。

當然這之中煤層的厚度根據位置的不同也有所差異，但是确實存在厚度達到100多米的煤層，這并不是誇張的說法。

采煤現場

煤層的形成需要一個漫長的過程，所以100多米厚的煤層可能經曆了幾個地質曆史時期。那麼，煤的形成和哪些因素有關，過程又是怎樣的？就讓我們一起來看看吧！

原來煤炭的形成往往受生物化學和物理化學的共同影響，那麼它們都是怎麼影響煤炭或者促使其形成的呢？接下來就逐個聊聊。

煤礦開采地

首先來說說堆積作用，這一過程需要大量的植物遺體參與，具體又可分為原地堆積和異地堆積。原地堆積是主要類型，通常指植物遺骸沒有經過流水或者風的搬運，就在原地慢慢堆積了。異地堆積主要是通過流水搬運，比如我國華北平原的煤炭，就是通過西部高原河流帶來的植物堆積而成的。

煤層的形成

其次就是生物作用，這裡的生物主要指微生物，它們會寄生在植物遺骸當中“呼吸”然後分解植物，然後形成新的有機體。值得一提的是，煤層中的瓦斯氣體就與微生物的分解有着密切的關系。

最後是化學作用和物理作用，化學作用會讓煤碳當中的分子結構更加問題，對于煤層的品質高低起着關鍵性的作用。而物理作用其實早期是流水搬運，後來是煤層成岩的瀝青化作用，讓煤炭朝着無煙煤的品種走去。

不同品質的煤炭

此外大家知道嗎，不同植物形成的煤炭類型也有着很大的區别。比如古生代的石炭紀和二疊紀時期，那時的植物遺骸主要是孢子植物，在這種情況下煤炭的種類就是煙煤和無煙煤兩種。而到了新生代的第三紀時，由于植物遺骸變成以被子植物為主了，主要煤種就變成了褐煤、泥炭等等。

不同種類的煤炭的形成

由于上文我們說了植物遺骸的堆積作用是導緻煤層形成的最主要原因，所以植物的遺骸越多就意味着煤層越厚。那麼，100多米的煤層存在就意味着曾有那麼多植物遺骸堆積起來了，可是遠古地球上真的存在這麼多植物嗎？

樹木叢生的石炭紀

當然是有的，雖然絕大多數人隻關注動物的演化，并且說地球霸主的時候也都指動物，但這并不代表植物曾經沒有在地球上“崛起”過。

地球上“崛起”的植物

提及植物的崛起時代那就不得不說石炭紀了，其實從這個名字就能看出，石炭紀的産煤量有多高，據悉那一時代産生的煤炭總量能占全球煤炭總儲量的50％以上。

外國科學家們曾經指出，石炭紀森林的廣袤和茂密可以從中國所産煤層的厚度上看出來，有的煤層厚度竟然超過120米，這相當于2440米的原始植物質的厚度。

石炭紀想象圖

石炭紀作為晚古生代的第二個紀，開始于3.54億年前，結束于2.95億年前。石炭紀時期地球上的植物異常茂盛，因為當時的氣候非常溫暖濕潤，比較适合植物生長。就這樣植物的面積不斷擴大，而種類和個頭也越長越高。比如說當時有一種叫做木賊的植物，它的莖都能長到40厘米粗。

根莖很長的木賊

當然，除了高大的喬木，那時還存在着許多的灌木。這些灌木雖然十分的低矮，但是它們的種群數量十分龐大，可以說如果喬木的枝葉占據了上層的空間，那麼灌木就把下層完全覆蓋了。

就這樣，茂盛的植物在死亡之後，就會迅速地腐爛。而且由于氣候非常的潮濕，所以當時森林土壤的含水量都很高，大部分都是沼澤地。就這樣堆積在沼澤地裡的植物遺骸迅速被泥裹挾着下沉，就這樣常年累月的一層層堆積了下去，“原始煤層”就變得越來越厚。

堆積起來的厚厚煤層

需要注意的是，在我們現代看來，那時遠古地球上茂盛的植物為煤炭的形成創造了絕佳的條件，但是這在當時确實讓大火肆虐的另一因素。

原來由于森林太多，所以大氣中的含氧量非常高，這種情況下一點兒火星就能将整片叢林點燃。如果說含氧量太高是主要原因，那麼持續供氧和提供原材料燃燒的森林必然難辭其咎。

森林大火場景圖

可見，煤炭的形成不僅需要大量植物遺骸的參與，還要經曆十分漫長的過程。難怪将它歸類到了不可再生能源當中，畢竟我們想再等像石炭紀這樣的煤層産生，沒個幾億年怕是沒戲了。可是人類的文明能延續幾億年嗎？

不過人類确實很聰明，雖然我們沒法見證新一代的煤炭形成，但是很早的時候我們就學會使用煤炭了。比如中國，就是全世界最早認識和利用煤炭的國家之一，甚至有證據證明，咱們在6000多年前的新石器時代，就已經會用煤炭來雕琢一些小飾品了。

煤炭的綜合利用

中國古代對煤炭的開發利用

在文章開頭的時候我們就用白居易的《賣炭翁》引入了煤炭和煤層，盡管這首詩更多的含義是在讴歌古代勞動人民的艱辛和官僚主義的不作為，但是也能看出，那時候煤炭在冬季已經是必不可少的東西了。

而當我們查閱相關的文獻資料後就會發現，中國人早在戰國時期就發現煤炭可以用來作為燃料，并且到了西周的時候就已經開始“挖煤”了。

機械化采煤

大家可能會感到詫異，我們的老祖宗也太聰明了吧，那他們除了知道煤炭能燃燒以外，知不知道煤炭是怎麼來的呢？從清代檀萃所寫的《滇海虞衡志》中的記載可見一二。

書中表示：“滇多地震 ,地裂盡開 ,兩旁之木 ,震而倒下 ,旋即複合如平地 ,林木人居皆不見 ,閱千年化為煤”。

燃燒的煤炭

可見那時人們已經明白煤炭的形成與樹木是息息相關的，而在清代之前雖然一知半解，卻并不妨礙我們勘察。比如唐宋八大家蘇轼，在擔任徐州太守時，就曾組織手下勘察煤炭，并且還順利地找到了。

煤炭地質勘探隊在進行煤炭資源普查

至于開采技術，也是處于不斷完善中的。高新技術主要出現在元代之後，那時候人們已經意識到了煤炭的多種作用。直到現代，我們偶爾還能發現古人開采煤炭的遺址。比如說著名的河南鶴壁煤井遺址，就能讓我們體會到古人的智慧所在。

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