你知道世界上有一个全球最大的地下煤田吗?这座隐匿于地幔深处的巨大煤田,面积相当于中国国土面积的四分之一,厚度高达1000米,其蕴含的煤炭资源之丰富程度令人难以想象。
这无疑是人类迄今发现的最大煤田,其中蕴藏的庞大能量足以满足全球几百年的能源需求,然而,这个全球最大的煤田究竟隐藏在哪里?它的形成过程又是怎样的?
地球的结构
地球外表看似平整圆润,实则内部复杂多样,由不同的层次构成,首先是地壳,这是地球的外层,分为大陆地壳和海洋地壳。
大陆地壳由花岗岩组成,平均厚度约35公里,海洋地壳由玄武岩组成,平均厚度仅约7公里,地壳之下是地幔,占地球体积的80%以上,主要由硅、镁、铁等元素组成,呈现半固态。
地幔可分为上地幔和下地幔,上地幔有一软流层,岩石较软,可缓慢流动,这个软流层就像地幔的润滑油,让岩石可以进行缓慢的运动。
软流层的存在对于解释板块运动具有重要意义,下地幔则压力和温度更高,岩石也更硬。
在下地幔发现了一个异常区域,位于非洲和南美洲之间,厚1000公里,长数千公里,对地球生命形成产生重要影响。
这个区域被称为大西洋异常区域,其下的高温使岩石软化,也加速了板块的运动。
再往内是地核,主要由铁和镍组成,地核可分为外核和内核,外核为液态,内核为固态,外核的对流运动造成地震,内核的结构决定了地球磁场的强度和稳定性。
地核就像地球的心脏,维持着地球的生命活力,外核流动产生的电流维持地球磁场,这种磁场就像地球的防护罩,保护地球不受太阳风和宇宙射线的伤害。
虽然目前存在许多限制和困难,但未来的科技进步必将让人类有朝一日可以更深入地去认识和理解这个神奇的星球。
比如未来可能会有更强大的地震波探测仪,能够穿透地幔,直接观测地核。
地壳的运动改变了地貌和气候,喜马拉雅山的隆起就是一个例子,它阻隔了北半球寒流南下,使印度次大陆拥有温和湿润的气候,此外,地热资源的分布也与地壳构造有关。
世界上最大的煤田
地球深处隐藏着一个远古的巨大秘密--一个覆盖欧亚大陆、非洲和南美洲绝大部分区域,厚达上千米,绵延上万公里的世界最大煤田。
这个煤田的存在对人类能源形势和地质运动可能产生巨大影响。
这块煤田位于地幔过渡带,温度高达3000摄氏度,压力超过3000兆帕,在这样极端的环境下,普通物质会瞬间蒸发、融化或被压扁。
但这块煤田却依然完好无损,它在地壳剧烈运动中被推入地幔,并在高温高压下变质形成煤层。
这块煤田的蕴藏量惊人,相当于地表所有煤、油、气储量的数倍,如果被开采,它可以提供无限的清洁能源。
目前,世界最大的地表煤田位于美国阿巴拉契亚山脉,该煤田面积18万平方公里,储量3107亿吨,厚度达1公里,纯度高、质量优良。
它是美国最重要的能源基地,每年产出占全美的一半,不过若与地下煤田相比,这只是冰山一角。
煤田的形成
煤炭的形成过程复杂神秘,要追溯到上亿年前的石炭纪时期,当时的北美洲处于炎热湿润的热带气候,茂密的热带雨林遍布这片大陆。
种类繁多的蕨类植物、裸子植物以及高大的针叶树在这片土地繁茂生长,形成了浓密的原始森林。
在石炭纪时期的3000万年间,北美洲先后被浅海淹没数次,形成了多层广袤的泥炭沼泽,每当海水退去,沼泽中就会再次长出林木茂盛的热带雨林。
树木根系发达,生生不息的植被层层叠叠,构筑出厚重的生物体系。
当这些古老的树木最终死亡后,却无法在泥炭中腐烂分解,反而被新生的植被层层掩埋,在漫长的岁月里,越来越多的树木残骸堆积在一起,承受着各方面的巨大压力。
在亿万年的挤压和煅烧下,这些植物遗骸逐渐脱水、失去挥发性成分,最终生成了质地致密、含碳量丰富的煤层。
从质软的褐煤到烟煤再到高热量的无烟煤,反映了植物残骸在压力与热力作用下慢慢变化的过程,比如,厚达6米的褐煤就会被压缩成为更硬质的烟煤。
可以说,北美洲在石炭纪丰富的原始植被,为日后阿巴拉契亚煤田的形成奠定了坚实的资源基础。
这也是人们普遍的认为,但是经过时间的推移,以及科学家的研究,发现这个说法并不严谨。
地幔碳富层的奥秘
科学家发现,阿巴拉契亚煤田是由碳富层组成的。
与地表煤层不同,地幔中的碳富集层并非源自煤炭,而是地球内部碳循环的产物。
促使碳循环运转的动力来自于海洋板块的俯冲运动,具体而言,当海洋板块向地幔内部下沉时,它会带着含碳量丰富的海底沉积物进入高温高压的地幔环境。
这些沉积物中含有的钙镁碳酸盐等碳酸盐矿物,进入地幔后,会迅速分解,释放出大量二氧化碳气体。
这些产生的二氧化碳可以溶解在上升的岩浆中,也可随着岩浆进入地壳乃至地表,当富集的二氧化碳与上升的岩浆相遇时,会形成一种特殊的低粘度、高挥发性的碳酸岩浆。
这种岩浆可以在地幔内迅速冷却凝固为碳酸岩岩石,也可以喷发至地表,形成火山灰和火山泥流等火山产物,无论是岩石还是火山物质,都会带着大量的二氧化碳进入近地表环境。
值得一提的是,喷发的碳酸岩浆形成的火山泥流具有强烈的腐蚀性,可以在很短时间内腐蚀掉附近植被及土壤中的有机物质。
这造成了东非裂谷地区广泛的植被退化,喷发后的火山灰也会在雨水冲刷下导致土壤进一步酸化。
留在地幔内的碳酸岩岩石,会进一步与周围的矿物产生反应,生成含碳矿物,如菱铁矿、菱镁矿等。
这些含碳矿物的堆积聚集,在亿万年的地质作用下形成了碳元素高度富集的地幔层,也就是煤田的源头。
值得注意的是,这些煤田规模巨大,煤层厚度可达上千米,储量远超过地表的煤炭资源,阿巴拉契亚煤田就是这样诞生的。