Contenu
- Qu'est-ce que le charbon?
- Comment se forme le charbon?
- Qu'est-ce que le charbon "Rank"?
- Quelles sont les utilisations du charbon?
Charbon Bitumineux: Le charbon bitumineux est typiquement une roche sédimentaire baguée. Sur cette photo, vous pouvez voir des bandes de charbon vives et ternes orientées horizontalement sur le spécimen. Les bandes lumineuses sont un matériau ligneux bien préservé, tel que des branches ou des tiges. Les bandes mates peuvent contenir des matières minérales entraînées dans le marais par des ruisseaux, du charbon de bois produit par des incendies dans le marais ou des matières végétales dégradées. Ce spécimen mesure environ 7,5 cm (trois pouces). Photo de la West Virginia Geological and Economic Survey.
Qu'est-ce que le charbon?
Le charbon est une roche sédimentaire organique qui se forme lors de l’accumulation et de la préservation de matières végétales, généralement dans un environnement marécageux. Le charbon est une roche combustible et, avec le pétrole et le gaz naturel, il est l’un des trois plus importants combustibles fossiles. Le charbon a un large éventail d'utilisations; l'utilisation la plus importante concerne la production d'électricité.
Environnements de formation de charbon: Diagramme généralisé d'un marécage, montrant comment la profondeur de l'eau, les conditions de conservation, les types de plantes et la productivité des plantes peuvent varier d'une région à l'autre du marais. Ces variations donneront différents types de charbon. Illustration de la West Virginia Geological and Economic Survey.
Tourbe: Une masse de débris végétaux récemment accumulés à partiellement carbonisés. Ce matériau est en passe de devenir du charbon, mais sa source de débris végétaux est toujours facilement reconnaissable.
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Comment se forme le charbon?
Le charbon se forme à partir de l'accumulation de débris végétaux, généralement dans un environnement marécageux. Quand une plante meurt et tombe dans le marais, l'eau stagnante du marais la protège de la pourriture. Les eaux des marécages manquent généralement d'oxygène, ce qui réagirait avec les débris végétaux et provoquerait leur décomposition. Ce manque d'oxygène permet aux débris végétaux de persister. En outre, les insectes et autres organismes susceptibles de consommer les débris végétaux sur terre ne survivent pas bien sous l'eau dans un environnement pauvre en oxygène.
Pour former la couche épaisse de débris végétaux nécessaire à la formation d’une veine de charbon, le taux d’accumulation de débris végétaux doit être supérieur au taux de décomposition. Une fois qu'une couche épaisse de débris végétaux est formée, elle doit être ensevelie sous des sédiments tels que de la boue ou du sable. Celles-ci sont généralement entraînées dans le marais par une rivière en crue. Le poids de ces matériaux compacte les débris de la plante et facilite sa transformation en charbon. Environ dix pieds de débris végétaux vont se compacter en un pied de charbon.
Les débris végétaux s'accumulent très lentement. Donc, accumuler dix pieds de débris végétaux prendra beaucoup de temps. Les cinquante pieds de débris végétaux nécessaires à la formation d'une couche de charbon épaisse de cinq pieds nécessiteraient des milliers d'années pour s'accumuler. Pendant cette longue période, le niveau d'eau du marais doit rester stable. Si l'eau devient trop profonde, les plantes du marais vont se noyer et si la couverture d'eau n'est pas entretenue, les débris végétaux se décomposeront. Pour former une couche de charbon, les conditions idéales de profondeur d’eau parfaite doivent être maintenues très longtemps.
Si vous êtes un lecteur astucieux, vous vous demandez probablement: "Comment cinquante pieds de débris végétaux peuvent-ils s'accumuler dans une eau de quelques pieds de profondeur?" La réponse à cette question est la principale raison pour laquelle la formation d’une couche de charbon est un phénomène extrêmement inhabituel. Il ne peut se produire que dans l'une des deux conditions suivantes: 1) une montée du niveau d'eau parfaitement adaptée au taux d'accumulation de débris végétaux; ou 2) un paysage en baisse qui suit parfaitement le rythme de l'accumulation de débris végétaux. On pense que la plupart des gisements de charbon se sont formés sous la condition n ° 2 dans un environnement deltaïque. Sur un delta, de grandes quantités de sédiments fluviaux se déposent sur une petite surface de la croûte terrestre, et leur poids provoque la subsidence.
Pour qu'une couche de charbon se forme, des conditions parfaites d'accumulation de débris végétaux et des conditions d'affaissement parfaites doivent exister dans un paysage qui maintient cet équilibre parfait pendant très longtemps. Il est facile de comprendre pourquoi les conditions de formation du charbon ne se sont produites que très peu de fois au cours de l'histoire de la Terre. La formation d'un charbon nécessite la coïncidence d'événements extrêmement improbables.
Charbon anthracite: L'anthracite est le rang le plus élevé du charbon. Il a un lustre brillant et se rompt avec une fracture semi-conchoïdale.
Qu'est-ce que le charbon "Rank"?
Les débris végétaux sont un matériau fragile comparé aux matériaux minéraux qui composent les autres roches. Lorsque les débris végétaux sont exposés à la chaleur et à la pression de l'enfouissement, leur composition et leurs propriétés changent. Le "rang" d'un charbon est une mesure de l'ampleur des changements survenus. Parfois, le terme "métamorphisme organique" est utilisé pour ce changement.
En fonction de leur composition et de leurs propriétés, les braises sont classées dans une progression de rang correspondant à leur niveau de métamorphisme organique. La progression de rang de base est résumée dans le tableau ici.
Lignite: Le rang le plus bas du charbon est le "lignite". C'est de la tourbe qui a été comprimée, déshydratée et lithifiée en une pierre. Il contient souvent des structures végétales reconnaissables.
Quelles sont les utilisations du charbon?
La production d'électricité est la principale utilisation du charbon aux États-Unis. La plus grande partie du charbon extrait aux États-Unis est transportée dans une centrale électrique, broyée en très petites particules et brûlée. La chaleur dégagée par le charbon en combustion sert à produire de la vapeur, ce qui permet à un générateur de produire de l’électricité. Aux États-Unis, la majeure partie de l'électricité consommée provient de la combustion du charbon.
Centrale électrique au charbon: Photo d'une centrale électrique où le charbon est brûlé pour produire de l'électricité. Les trois grandes cheminées sont des tours de refroidissement où l'eau utilisée dans le processus de production d'électricité est refroidie avant d'être réutilisée ou rejetée dans l'environnement. Le flux d'émission provenant de la pile la plus à droite est de la vapeur d'eau. Les produits de combustion issus de la combustion du charbon sont libérés dans la grande pile mince à droite. Cette pile contient une variété de sorbants chimiques pour absorber les gaz polluants produits au cours du processus de combustion. Copyright de l'image iStockphoto / Michael Utech.
Le charbon a de nombreuses autres utilisations. Il est utilisé comme source de chaleur pour les processus de fabrication. Par exemple, les briques et le ciment sont produits dans des fours chauffés par la combustion d'un jet de charbon en poudre. Le charbon est également utilisé comme source d’énergie pour les usines. Là, il est utilisé pour chauffer la vapeur, et la vapeur est utilisée pour entraîner des dispositifs mécaniques. Il y a quelques décennies, le charbon était principalement utilisé pour le chauffage des locaux. Une partie du charbon est encore utilisée de cette manière, mais d’autres combustibles et de l’électricité produite à partir de charbon sont désormais utilisés.
La production de coke reste une utilisation importante du charbon. Le coke est produit en chauffant du charbon dans des conditions contrôlées en l'absence d'air. Cela éloigne une partie des matières volatiles et concentre le contenu en carbone. Le coke est ensuite utilisé comme combustible à haute teneur en carbone pour le traitement des métaux et d'autres utilisations nécessitant une flamme particulièrement brûlante.
Le charbon est également utilisé dans la fabrication. Si le charbon est chauffé, les gaz, les goudrons et les résidus produits peuvent être utilisés dans de nombreux processus de fabrication. Les matières plastiques, les toitures, le linoléum, le caoutchouc synthétique, les insecticides, les produits de peinture, les médicaments, les solvants et les fibres synthétiques comprennent tous des composés dérivés du charbon. Le charbon peut également être converti en combustibles liquides et gazeux; Cependant, ces utilisations du charbon sont principalement expérimentales et à petite échelle.