Premog v lupinici

Premog je izjemno dragoceno fosilno gorivo, ki se že sto let uporablja v industriji. Sestavljajo ga organske komponente; zlasti rastlinske snovi, ki so bile zakopane v anoksičnem ali neoksigeniranem okolju in stisnjene v milijonih let.

Ker je organski, premog kljubuje običajnim standardom razvrščanja kamnin, mineralov in fosilov:

• Fosil je vsak dokaz življenja, ki se je ohranil v kamnini. Ostanki rastlin, ki sestavljajo premog, so bili milijoni let "kuhani pod tlakom". Zato ni natančno reči, da so se ohranili.
• Minerali so anorganske, v naravi trdne snovi. Medtem ko je premog v naravi trdna snov, je sestavljen iz organskega rastlinskega materiala.
• Kamnine so seveda sestavljene iz mineralov.

Vendar se pogovorite z geologom in ta vam bo povedal, da je premog organsko sedimentni skala. Čeprav tehnično ne ustreza kriterijem, je videti kot skala, počuti se kot skala in se nahaja med pločevinami (sedimentne) kamnine. Torej gre v tem primeru za skalo.

Geologija s svojimi trdnimi in doslednimi pravili ni podobna kemiji ali fiziki. To je znanost o Zemlji; in kot Zemlja, je geologija polna "izjem od pravila."

Državni zakonodajalci se spopadajo tudi s to temo: Utah in Zahodna Virginija navajata premog kot svojega uradni državni rock medtem ko je Kentucky premog leta 1998 imenoval državni mineral.

Premog se od vseh drugih vrst kamnine razlikuje po tem, da je iz organskega ogljika: dejanski ostanki mrtvih rastlin, ne samo mineralizirani fosili. Danes velika večina odmrle rastlinske snovi porabi za ogenj in razpadanje, svoj ogljik pa v ozračje vrača kot plin ogljikov dioksid. Z drugimi besedami, je tako oksidira. Ogljik v premogu pa se je ohranil pred oksidacijo in ostane v kemično reducirani obliki, na voljo za oksidacijo.

Premogovni geologi svoj predmet proučujejo enako kot drugi geologi, ki proučujejo druge kamnine. Toda namesto da bi govorili o mineralih, ki sestavljajo skalo (ker jih ni, samo koščki organske snovi), geologi za premog omenjajo sestavine premoga kot maceral. Obstajajo tri skupine maceral: inertinit, liptinit in vitrinit. Za poenostavitev kompleksnega predmeta inertinit navadno izhaja iz rastlinskih tkiv, liptinit iz cvetnega prahu in smol ter vitrinit iz humusa ali razgrajene rastlinske snovi.

Stari pregovor geologije je, da je sedanjost ključ preteklosti. Danes lahko zasledimo, da se rastlinska snov ohranja na anoksičnih mestih: šotni barji, kot so Irska, ali mokrišča, kot je Florida Everglades. In zagotovo dovolj fosilnih listov in lesa najdemo v nekaterih ležiščih premoga. Zato geologi že dolgo domnevajo, da je premog oblika šote, ki jo ustvarjajo toplota in pritisk globokega pokopa. Geološki postopek pretvorbe šote v premog imenujemo "koalifikacija".

Premogovna ležišča so veliko, veliko večja od šotnih barjev, debeline nekaj deset metrov, pojavljajo pa se po vsem svetu. To pravi, da je starodavni svet ob izdelavi premoga moral imeti ogromno in dolgo živeti anoksična mokrišča.

Medtem ko so poročali o premogu v kamninah, starih kot proterozojski (morda dve milijardi let) in mladi kot pliocen (2 milijona let), je večina večine svetovnega premoga položila v obdobju ogljika, 60 milijonov let (359-299 m.y.a.) ko je bila gladina morja in gozdovi visokih praproti in cikad so rasli v velikanskih tropskih močvirjih.

Ključ do ohranjanja mrtve snovi gozdov je bilo njegovo pokopavanje. Lahko povemo, kaj se je zgodilo s skalami, ki obdajajo premogovna ležišča: na vrhu so apnenci in skrilavci, položeni v plitvo morje, in peščenjaki, ki jih odlagajo rečne delte.

Očitno je močvirje močvirje preplavilo napredovanje v morje. To je dovoljeno skrilavca na njih pa apnenec. Fosili v skrilavcu in apnencu se spreminjajo od plitvovodnih do globokomorskih vrst, nato pa nazaj v plitve oblike. Potem se pojavijo peščenjaki, ko se rečne delte vdrejo v plitvo morje in na vrhu se položi drugo premogovno dno. Ta cikel vrst kamnin se imenuje a ciklotema.

Na stotine ciklotem se pojavlja v skalnem zaporedju ogljika. To lahko stori le en vzrok - dolga serija ledene dobe, ki dviguje in znižuje morsko gladino. In zagotovo dovolj, da v regiji, ki je bila v tistem času na južnem polu, skalni zapis kaže veliko dokazov o ledeniki.

Ta splet okoliščin se nikoli ni ponovil, oglje ogljika (in naslednje permsko obdobje) pa so nesporni prvaki svoje vrste. Trdimo, da je pred približno 300 milijoni let nekatere vrste gliv razvile sposobnost prebave lesa in to je bil konec velike dobe premoga, čeprav mlajše premogove grede obstajajo. Študija genoma v Znanost leta 2012 dala tej teoriji več podpore. Če je bil les pred 300 milijoni let pred imunsko zaščito pred gnitjem, potem morda anoksični pogoji niso bili vedno potrebni.

Premog je sestavljen iz treh glavnih vrst ali vrst. Najprej močvirno šoto stisnemo in segrevamo, da nastane rjav, mehki premog lignit. V procesu material sprošča ogljikovodike, ki se selijo stran in sčasoma postanejo naftni. Z več toplote in tlaka lignit sprosti več ogljikovodikov in postane višji razred bituminozni premog. Bituminozni premog je črnega, trdega in ponavadi dolgočasnega do sijajnega videza. Še večji izkoristek toplote in tlaka antracit, najvišji razred premoga. V postopku premog sprošča metan ali zemeljski plin. Antracit, sijoč, trd črni kamen, je skoraj čist ogljik in gori z veliko vročino in malo dima.

Če je premog podvržen še večji vročini in tlaku, postane metamorfna kamnina, ko macerali končno kristalizirajo v pravi mineral, grafit. Ta spolzki mineral še vedno gori, vendar je veliko bolj uporaben kot mazivo, sestavina v svinčnikih in drugih vlogah. Še bolj dragocena je usoda globoko zakopanega ogljika, ki se pod pogoji, ki jih najdemo v plašču, spremeni v novo kristalno obliko: diamant. Vendar premog verjetno oksidira že dolgo, preden lahko zaide v plašč, zato je ta trik lahko izvedel samo Superman.