Le charbon en bref

Le charbon est un combustible fossile extrêmement précieux qui est utilisé depuis des centaines d'années dans l'industrie. Il est composé de composants organiques; en particulier, les matières végétales qui ont été enfouies dans un environnement anoxique ou non oxygéné et compressées pendant des millions d'années.

Parce qu'il est organique, le charbon défie les normes de classification normales pour les roches, les minéraux et les fossiles:

• Un fossile est toute trace de vie qui a été préservée dans la roche. L'usine reste que le charbon est «cuit sous pression» depuis des millions d'années. Par conséquent, il n'est pas exact de dire qu'ils ont été conservés.
• Les minéraux sont des solides inorganiques d'origine naturelle. Bien que le charbon soit un solide naturel, il est composé de matières végétales organiques.
• Les roches sont bien sûr constituées de minéraux.

Parlez à un géologue, cependant, et ils vous diront que le charbon est un produit organique sédimentaire

La géologie n'est pas comme la chimie ou la physique avec ses règles constantes et cohérentes. C'est une science de la Terre; et comme la Terre, la géologie regorge «d'exceptions à la règle».

Les législateurs des États se débattent également sur ce sujet: l’Utah et la Virginie-Occidentale rocher officiel de l'État tandis que le Kentucky a nommé le charbon son minéral d'État en 1998.

Le charbon diffère de tout autre type de roche en ce qu'il est fait de carbone organique: les restes réels, et pas seulement les fossiles minéralisés, des plantes mortes. Aujourd'hui, la grande majorité des matières végétales mortes est consommée par le feu et la décomposition, renvoyant son carbone dans l'atmosphère sous forme de gaz carbonique. En d'autres termes, c'est oxydé. Le carbone dans le charbon, cependant, a été préservé de l'oxydation et reste sous une forme chimiquement réduite, disponible pour l'oxydation.

Les géologues du charbon étudient leur sujet de la même manière que d'autres géologues étudient d'autres roches. Mais au lieu de parler des minéraux qui composent la roche (car il n'y en a pas, juste des morceaux de matière organique), les géologues du charbon appellent les composants du charbon macérals. Il existe trois groupes de macéraux: l'inertinite, la liptinite et la vitrinite. Pour simplifier un sujet complexe, l'inertinite est généralement dérivée des tissus végétaux, la liptinite du pollen et des résines et la vitrinite de l'humus ou de la matière végétale décomposée.

Le vieil adage en géologie est que le présent est la clé du passé. Aujourd'hui, nous pouvons trouver des matières végétales préservées dans des endroits anoxiques: des tourbières comme celles d'Irlande ou des zones humides comme les Everglades de Floride. Et bien sûr, les feuilles fossiles et le bois se trouvent dans certains lits de charbon. Par conséquent, les géologues ont longtemps supposé que le charbon est une forme de tourbe créée par la chaleur et la pression de l'enfouissement profond. Le processus géologique de transformation de la tourbe en charbon est appelé «charbonification».

Les couches de charbon sont beaucoup, beaucoup plus grandes que les tourbières, certaines des dizaines de mètres d'épaisseur, et elles se produisent partout dans le monde. Cela dit que le monde antique devait avoir des zones humides anoxiques énormes et à longue durée de vie lorsque le charbon était fabriqué.

Alors que le charbon a été signalé dans des roches aussi anciennes que le Protérozoïque (peut-être 2 milliards d'années) et aussi jeunes que le Pliocène (2 millions ans), la grande majorité du charbon du monde a été déposée pendant la période carbonifère, un tronçon de 60 millions d'années (359-299 m.a.a.) lorsque le niveau de la mer était élevé et que des forêts de hautes fougères et de cycadales se sont développées dans de gigantesques marécages tropicaux.

La clé pour préserver la matière morte des forêts était de l'enterrer. Nous pouvons dire ce qui s'est passé à partir des roches qui entourent les lits de charbon: il y a des calcaires et des schistes sur le dessus, déposés dans des mers peu profondes, et des grès en dessous déposés par les deltas des rivières.

De toute évidence, les marécages de charbon ont été inondés par les avancées de la mer. Cela a permis schiste argileux et du calcaire à déposer sur eux. Les fossiles du schiste et du calcaire passent d'organismes peu profonds à des espèces d'eau profonde, puis redeviennent des formes peu profondes. Ensuite, des grès apparaissent alors que les deltas des rivières avancent dans les mers peu profondes et qu'un autre lit de charbon est posé sur le dessus. Ce cycle de types de roches est appelé cyclothème.

Des centaines de cyclothèmes se trouvent dans la séquence rocheuse du Carbonifère. Une seule cause peut le faire: une longue série d'âges glaciaires qui élèvent et abaissent le niveau de la mer. Et bien sûr, dans la région qui était au pôle sud à cette époque, le record de roche montre d'abondantes preuves de glaciers.

Cet ensemble de circonstances ne s'est jamais reproduit, et les charbons du Carbonifère (et de la période permienne suivante) sont les champions incontestés de leur type. Il a été soutenu qu'il y a environ 300 millions d'années, certaines espèces de champignons ont développé la capacité de digérer le bois, et c'était la fin de la grande époque du charbon, bien qu'il existe des lits de charbon plus jeunes. Une étude du génome en Science a renforcé cette théorie en 2012. Si le bois était immunisé contre la pourriture il y a 300 millions d'années, des conditions anoxiques n'étaient peut-être pas toujours nécessaires.

Le charbon se décline en trois principaux types ou qualités. Tout d'abord, la tourbe marécageuse est pressée et chauffée pour former du charbon doux et brun appelé lignite. Au cours de ce processus, le matériau libère des hydrocarbures qui migrent et finissent par devenir du pétrole. Avec plus de chaleur et de pression, le lignite libère plus d'hydrocarbures et devient la qualité supérieure charbon bitumineux. Le charbon bitumineux est noir, dur et généralement terne à brillant en apparence. Rendements de chaleur et de pression encore plus importants anthracite, la plus haute qualité de charbon. Dans le processus, le charbon libère du méthane ou du gaz naturel. L'anthracite, une pierre noire dure et brillante, est du carbone presque pur et brûle avec une grande chaleur et peu de fumée.

Si le charbon est soumis à encore plus de chaleur et de pression, il devient une roche métamorphique alors que les macéraux se cristallisent finalement en un véritable minéral, le graphite. Ce minéral glissant brûle toujours, mais il est beaucoup plus utile comme lubrifiant, ingrédient dans les crayons et autres rôles. Plus précieux encore est le sort du carbone profondément enfoui qui, aux conditions présentes dans le manteau, se transforme en une nouvelle forme cristalline: le diamant. Cependant, le charbon s'oxyde probablement longtemps avant de pouvoir pénétrer dans le manteau, donc seul Superman pourrait effectuer cette astuce.