Buzz
Ở một góc nào đó trên Trái Đất, các lớp than dày hàng chục mét trải dài như một đại dương đen, im lặng kể những câu chuyện hàng trăm triệu năm trước. Tuy nhiên, quá trình hình thành của chúng luôn là một bí ẩn.
Các nhà khoa học từ lâu đã nghiên cứu nguồn gốc của than đá, họ đã cố gắng tìm kiếm câu trả lời và chỉ gần đây nỗ lực của họ đã đạt được một số thành tựu đáng kể.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng các lớp than dày hàng chục mét thực sự có nguồn gốc gây ngạc nhiên, một câu chuyện tuyệt vời về quá trình phát triển của Trái Đất và nguồn gốc của sự sống.
Nguyên nhân hình thành than: tàn dư của thực vật tích tụ hàng trăm triệu năm và sự biến đổi của vỏ Trái Đất
Quá trình hình thành của than bắt đầu từ hàng trăm triệu năm trước trong kỷ Carbon, khi các thảm cỏ xanh mướt trên Trái Đất phát triển mạnh mẽ. Khi những cây cỏ này chết đi, phần còn lại của chúng tích tụ trong hồ, sông và đầm lầy. Theo thời gian, các tàn dư thực vật này tích tụ từ lớp này sang lớp khác, tạo thành một lượng lớn chất hữu cơ.
Là một nguồn nhiên liệu hóa thạch quan trọng, than được hình thành từ sự tích tụ hàng trăm triệu năm của các mảnh vụn thực vật và sự biến đổi của lớp vỏ Trái Đất. Ảnh: Allthatsinteresting
Khi lớp vỏ Trái Đất trải qua biến đổi, các chất hữu cơ này trải qua những thay đổi hóa học dưới tác động của áp suất và nhiệt độ. Các biến đổi của lớp vỏ bao gồm các chuyển động địa chất, va chạm giữa các mảng vỏ và những thay đổi kiến tạo trên Trái Đất, dẫn đến sự nén và nâng lên của các địa tầng. Do có áp suất cao và nhiệt độ cao, chất hữu cơ dần chuyển hóa thành than.
Quá trình hình thành than có thể chia thành 3 giai đoạn chính: giai đoạn mùn, giai đoạn than mềm và giai đoạn than cứng.
Trong giai đoạn mùn, xác thực vật được bao phủ bởi lớp trầm tích từ hồ hoặc sông và trải qua quá trình phân hủy, nén. Sản phẩm hình thành ở giai đoạn này là mùn có độ ẩm cao, kết cấu mềm. Ảnh: ZME
Các quá trình hình thành than: Sự phát triển của thực vật, phân hủy và chôn lấp
Hàng trăm triệu năm trước, trên Trái Đất có rừng nhiệt đới và thảm cỏ phong phú. Nhiều loại thực vật khác nhau như cây gỗ và thảo mộc hấp thụ ánh sáng Mặt Trời và tổng hợp chất dinh dưỡng thông qua quá trình quang hợp. Trong quá trình này, thực vật hấp thụ carbon dioxide từ khí quyển và chuyển hóa nó thành chất hữu cơ, bao gồm cellulose, lignin, v.v.. Những chất hữu cơ này là thành phần chính của thực vật.
Khi thực vật chết đi, chúng dần dần bị phân hủy. Khi không có oxy bên ngoài, xác thực vật bị phân hủy bởi vi sinh vật trong môi trường ẩm ướt như đầm lầy hoặc hồ. Những vi sinh vật này chuyển đổi chất hữu cơ của thực vật thành các chất đơn giản và ổn định hơn như mùn và than bùn. Đất mùn là loại đất giàu chất hữu cơ, có lợi cho sự phát triển của cây trồng. Than bùn là giai đoạn chuyển tiếp trong quá trình sản xuất than.
Khi xác thực vật bị bao phủ bởi lớp trầm tích đầm lầy hoặc hồ, chúng sẽ bị chôn sâu dưới lòng đất. Theo thời gian, tàn tích thực vật bị chôn vùi dần dần bị ảnh hưởng bởi áp suất và nhiệt độ dưới lòng đất. Trong quá trình này, nước và các thành phần phi hữu cơ của tàn dư thực vật dần bị nén và ép ra ngoài, để lại những tảng đá than chứa hàm lượng chất hữu cơ cao.
Trong giai đoạn than mềm, qua lớp phủ sâu hơn và áp suất tăng lên, mùn dần chuyển thành than mềm chứa cacbon cố định và ít ẩm hơn. Nó có kết cấu đồng đều hơn nhưng vẫn tương đối mềm. Ảnh: Zhihu
Khi địa chất thay đổi, than đá tiếp tục bị chôn sâu hơn và chịu nhiệt độ và áp suất cao hơn. Các yếu tố này thúc đẩy các phản ứng hóa học của chất hữu cơ trong đá than để tạo ra than. Theo mức độ hư hỏng và thành phần khác nhau, than có thể được chia thành các loại khác nhau, chẳng hạn như than non, than bitum, than anthracite, v.v..
Đặc điểm hình thành than: nhiệt trị cao, dễ cháy và giàu chất hữu cơ
Than là nhiên liệu hóa thạch phổ biến, có nhiệt trị cao, dễ cháy và giàu chất hữu cơ. Nó được hình thành từ tàn tích thực vật cổ xưa trên Trái Đất thông qua các quá trình địa chất lâu dài, chủ yếu bao gồm sự phân hủy và nén của thực vật.
Nhiệt trị cao của than là một trong những đặc tính quan trọng nhất của nó. Chất hữu cơ trong than tồn tại dưới dạng xác thực vật, sau hàng triệu năm tiến hóa và chịu áp lực, hàm lượng cacbon trong than không ngừng tăng lên khiến nhiệt trị của than ngày càng cao. Nhiệt trị cao của than làm cho nó trở thành loại nhiên liệu rất hiệu quả, có thể cung cấp lượng năng lượng lớn và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp và đời sống dân cư.
Giai đoạn than cứng là giai đoạn cuối cùng của quá trình hình thành than. Ở giai đoạn này, dưới tác động của lớp phủ sâu hơn và áp suất cao, than mềm dần chuyển hóa thành than cứng với kết cấu dày đặc và hàm lượng carbon cực cao. Than cứng có hiệu suất cháy và nhiệt trị cao và là một trong những loại than được sử dụng phổ biến nhất. Ảnh: Sina
Vì than rất giàu carbon nên sự kết hợp giữa carbon và oxy tạo ra một lượng nhiệt năng lớn đồng thời giải phóng hơi nước và carbon dioxide. Năng lượng giải phóng từ quá trình đốt cháy này có thể được sử dụng để tạo ra điện hoặc trực tiếp sinh năng lượng cho sản xuất công nghiệp và sưởi ấm cho mục đích dân dụng. Bản chất dễ cháy của than cũng khiến nó trở thành nguồn năng lượng thuận tiện.
Than có nhiều chất hữu cơ, lưu trữ thông tin sinh học thực vật. Quá trình hình thành than từ thực vật cổ xưa mang lại thông tin quý giá về tiến hóa sinh học của Trái Đất.
Mặc dù than có đặc tính tỏa nhiệt cao, dễ cháy và giàu chất hữu cơ, nhưng đốt than gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu toàn cầu. Khai thác và đốt than cũng ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe địa chất.
Đặc tính dễ cháy của than làm cho nó trở thành nhiên liệu lý tưởng. Ảnh: Zhihu
