煤层厚达1千米，延伸上千公里！世界最大的煤田真是植物形成的？

显示全部楼层 · 2024-8-22 20:43:53

在这个科技飞速发展的时代，我们似乎已经习惯了各种新型能源的身影，太阳能板在屋顶上闪耀，风力发电机在原野上旋转，核电站的冷却塔冒着白色蒸汽。
然而，在这些新兴能源的光环下，一位"老前辈"依然默默地为人类文明提供着源源不断的动力——那就是煤炭。
尽管我们正在努力转向更清洁的能源，但煤炭仍然是全球能源消费的重要组成部分，根据国际能源署(IEA)的数据，2022年全球煤炭消费量达到创纪录的81亿吨，比2021年增长1.2%。
这个数字告诉我们，煤炭依然是能源界的"顶流"，那么，你知道世界上最大的煤田在哪里吗?它又有什么惊人之处?让我们一起揭开这个地下王国的神秘面纱吧!

阿巴拉契亚煤田

想象一下，如果把整个江苏省变成一片煤田，会是什么样子?
这其实就是阿巴拉契亚煤田的规模，这是一个位于美国东部的超级煤田，横跨宾夕法尼亚、西弗吉尼亚、肯塔基等九个州，面积达到约18万平方公里，相当于不到两个江苏省的面积。

这个庞大的煤田从东北向西南延伸，长度超过1200公里，宽度在50-300公里之间，更令人惊叹的是，计算深度这个煤田最厚处大约可达1800米。
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阿巴拉契亚煤田的储量同样令人咋舌，据美国地质调查局(USGS)估计，这个煤田蕴藏着超过316.8GT（而1GT指的是10的九次方吨）煤炭，占美国全国总资源量的9%。
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要知道，全球每年的煤炭消耗量约为81亿吨，换句话说，即使全世界只靠阿巴拉契亚煤田供应，也能坚持37年之久!
这个"黑色宝藏"的开发历史可以追溯到18世纪中期，1750年，宾夕法尼亚州的一位铁匠首次发现了这里的煤炭资源。

从那时起，它就开始为人类提供能源，至今已有近300年的历史，尽管如此，它仍然生机勃勃，每年为美国提供约3.3亿吨煤炭，占美国煤炭总产量的一半左右。
时光机启动:回到3亿年前的"植物王国"

你可能会问，这么大的煤田是怎么形成的?难道是史前文明在地下埋了一个巨大的煤炭仓库?
虽然这个想法很有创意，但地质学家们给出的解释可能更让你惊讶:这个庞大的煤田，其实是由远古时期的植物形成的!

让我们乘坐时光机，回到3亿多年前的石炭纪，那时的地球可不是现在这个样子，大气中的二氧化碳含量高达1500ppm，是现在的近4倍。
气候温暖湿润，空气中的氧气含量高达35%，远高于现在的21%，在这种环境下，植物疯狂生长，形成了大片的森林和沼泽。
想象一下，你站在石炭纪的森林里，周围是高达30米的巨型鳞木，粗壮的树干直径可达2米，地面上爬满了长达20米的巨型蜈蚣，头顶上飞过翼展达75厘米的巨型蜻蜓。

这些植物生长、死亡，然后被埋在沼泽中，由于当时的微生物还没有进化出分解木质素的能力，这些植物残骸没有被完全分解，而是慢慢积累起来。

随着时间推移，这些植物残骸被越来越厚的沉积物覆盖，逐渐沉入地下，在高温、高压和缺氧的环境中，它们经历了一系列复杂的物理和化学变化，最终转化为我们今天看到的煤炭。
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这个过程可不是一朝一夕的事，而是持续了数百万年之久。

有趣的是，科学家们估计，形成1米厚的烟煤，需要大约20米厚的原始植物材料，换句话说，如果你看到一块1米厚的煤，它可能代表了20米高的远古森林!
想象一下，当你手握一块煤时，你其实是在触摸3亿年前的树木和蕨类植物，是不是感觉很神奇?

阿巴拉契亚煤田:美国工业的"黑色引擎"

阿巴拉契亚煤田不仅仅是一个巨大的煤炭储存库，它更是美国工业发展的重要推动力，这里的煤炭质量相当出色，主要是烟煤和无烟煤，热值高，杂质少，是理想的发电和炼钢原料。

正是因为这个原因，美国的主要钢铁、电力和化工产业都集中在这个煤田周围，匹兹堡，这个被称为"钢铁城"的城市，就坐落在阿巴拉契亚煤田的北部。

19世纪末20世纪初，匹兹堡生产的钢铁占美国总产量的一半以上，为美国的工业化做出了巨大贡献。

更让人惊讶的是，阿巴拉契亚煤田的开采条件异常优越，煤层的大部分距离地面较近，最浅的地方只有1.7米，最深的地段也不过是100米左右。
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这意味着开采成本大大降低，效率也大幅提高，相比之下，中国的煤矿平均开采深度已经超过600米，有些甚至达到1500米以上。8 I% o( U$ J7 |7 _; Y! B

此外，这个煤田的瓦斯含量极低，远低于7.85立方米每吨的平均标准，大大降低了开采的安全风险，难怪阿巴拉契亚煤田被称为是"老天赏饭吃"的宝地。
然而，煤炭开采也给这个地区带来了严重的环境问题，山顶移除式开采(MTR)是一种常用的露天开采方法，它通过炸毁山顶来直接接触煤层。

这种方法虽然效率高，但对生态环境造成了巨大破坏，据估计，自1970年代以来，阿巴拉契亚地区已有超过500座山峰被"削平"。
此外，煤矿酸性排水也是一个严重问题，当煤矿中的硫化物与空气和水接触时，会形成硫酸，这种酸性水会污染周围的河流和地下水。

据美国环境保护署(EPA)统计，阿巴拉契亚地区有超过12000公里的河流受到煤矿酸性排水的影响。6 Z& y b+ J, }7 L$ g# J3 {) N

中国的"煤炭王国":鄂尔多斯盆

说到这里，你可能会问，中国有没有这样的"宝藏"呢?答案是肯定的!我们同样拥有世界级的煤田，其中最著名的就是神府东胜煤田。

神府东胜煤田属于鄂尔多斯盆，而鄂尔多斯盆地位于内蒙古、陕西、甘肃、山西和宁夏交界处，面积达37万平方公里，比阿巴拉契亚煤田还要大。8 Q2 w' E! H8 B! l6 F' r

这个盆地蕴藏着丰富的煤炭资源，据中国地质调查局估计，这里的煤炭总资源量高达6.4万亿吨。

鄂尔多斯盆地的煤炭资源不仅数量惊人，质量也相当优秀，这里的煤主要是优质的不粘煤和长焰煤，热值高，灰分和硫分低，非常适合用于发电和化工。
特别是神东矿区的煤，被誉为"中国最好的煤"，如果把鄂尔多斯盆地的煤炭资源量换算成电量，大约有20万亿度电。
假设一个家庭每天使用10度电，这个盆地的资源可以供应54亿个家庭使用一年!按照中国每年使用40亿吨煤炭的速度，仅鄂尔多斯盆地就可以为中国提供约54年的煤炭使用资源。

鄂尔多斯盆地的开发始于20世纪50年代，但真正的大规模开发是在21世纪初开始的，2002年，神华集团(现为国家能源集团)在这里建立了世界上最大的煤炭基地——神东煤炭基地。
这个基地年产煤炭超过3亿吨，相当于整个德国的年产量，然而，鄂尔多斯盆地的开发也面临着严峻的环境挑战。
这个地区本来就是干旱少雨的生态脆弱区，大规模的煤炭开采加剧了水资源短缺和土地沙化问题。

据统计，鄂尔多斯市的地下水位以每年1-3米的速度下降，一些地方甚至出现了地面沉降。
此外，煤炭开采也导致了大量的温室气体排放，根据国际能源署的数据，中国的煤炭开采和使用占全国二氧化碳排放量的约70%。
如何在经济发展和环境保护之间找到平衡，成为了中国面临的一大挑战。

煤炭资源的合理利用

虽然煤炭资源丰富，但我们必须认识到，它是不可再生资源，一旦开采出来就无法再生，而且，煤炭的开采和使用也带来了严重的环境问题，如空气污染、水污染和温室气体排放等。

因此，如何合理利用煤炭资源，成为了一个重要的课题，我们需要在以下几个方面做出努力:
1.提高煤炭利用效率:发展清洁煤技术，提高煤炭的燃烧效率，减少污染排放。

例如，超临界发电技术可以将煤炭发电效率提高到45%以上，比传统的亚临界发电技术高出10个百分点。: { y9 U6 d$ x7 w9 Q

2. 优化能源结构:积极发展太阳能、风能等可再生能源，逐步减少对煤炭的依赖，中国已经成为世界上最大的可再生能源投资国，2022年可再生能源发电量占总发电量的31.6%。
3. 加强环境保护:在煤炭开采和使用过程中，采取严格的环保措施，最大限度地减少对环境的影响，例如，实施矿区生态恢复，治理煤矿酸性排水，控制煤矿瓦斯排放等。

4. 推动技术创新:加大对煤矿开采和利用技术的研发投入，提高煤炭的开采效率和利用效率，例如，发展智能化开采技术，推广煤炭地下气化技术等。
5.发展循环经济:探索煤炭资源的综合利用，如煤矸石制砖、粉煤灰制水泥等，实现资源的最大化利用。

据统计，中国每年产生约7亿吨煤矸石，如果能够充分利用，可以创造巨大的经济价值。

6.碳捕获与封存(CCS):这是一种将二氧化碳从工业和能源相关源中分离出来，运输到储存地点并长期与大气隔离的技术。

虽然目前成本还比较高，但随着技术的进步，CCS有望成为减少煤炭使用碳排放的重要手段。
7.煤炭清洁利用:除了发电，煤炭还可以用于生产化学品和液体燃料，例如，煤制油技术可以将煤炭转化为汽油、柴油等液体燃料，减少对石油的依赖。

中国已经建成了世界上最大的煤制油项目，年产能达到400万吨。
8. 国际合作:煤炭资源的合理利用是一个全球性的问题，需要各国携手合作，例如，中美清洁能源研究中心(CERC)就致力于推动两国在清洁煤技术方面的合作研究。
结语

从远古时期的植物王国，到今天的能源支柱，煤炭见证了地球的沧桑变迁，也推动了人类文明的飞速发展。

阿巴拉契亚煤田和鄂尔多斯盆地这样的超级煤田，无疑是大自然赐予人类的珍贵礼物。
然而，我们也要清醒地认识到，煤炭资源是有限的，而地球环境的承载能力也是有限的。
如何在发展经济和保护环境之间找到平衡，如何更加智慧地利用这些宝贵的资源，是我们这一代人面临的重要挑战。

未来，随着新能源技术的发展，煤炭在能源结构中的比重可能会逐步降低，但在相当长的一段时间内，它仍将是我们不可或缺的能源来源。
让我们共同努力，谱写煤炭与人类文明共同进步的新篇章。在这个过程中，我们需要智慧、创新，更需要对地球和后代的责任感。
只有这样，我们才能真正实现煤炭资源的可持续利用，为人类文明的永续发展做出贡献。

参考资料

泰田环能 - 能源科普：煤炭是怎么形成的
1 c; u3 A7 x: X1 {8 D2 {! i中国煤炭工业协会 - 全球主要煤炭生产国资源分布情况; N) l* ^8 e2 E8 `! @* h, y