Походження вугілля 1
Стюарт E. Невінс, магістр наук.
Накопичені, ущільнені і перероблені рослини утворюють осадочную породу, яка називається вугіллям. Вугілля є не тільки джерелом величезного економічного значення, але і породою, яка володіє особливою привабливістю для студента, який вивчає історію землі. Незважаючи на те, що вугілля утворює менш одного відсотка всіх осадових порід землі, він має величезне значення для геологів, які довіряють Біблії. Саме вугілля дає геологу-християнину одне з найбільш сильних геологічних аргументів на користь реальності глобального Ноєвого Потопу.
Для того щоб пояснити формування вугілля, було запропоновано дві теорії. Популярна теорія, якої дотримується більшість уніформістських геологів, полягає в тому, що рослини, з яких складається вугілля, накопичувалися в величезних прісноводних болотах або торф'яних болотах протягом багатьох тисяч років. Ця перша теорія, яка передбачає зростання рослинного матеріалу в місці його виявлення, називається автохтонної теорією.
Друга теорія припускає, що вугільні пласти накопичилися з рослин, які швидко перенеслися з інших місць і відклалися в умовах затоплення. Ця друга теорія, згідно з якою відбувалося переміщення рослинного сміття, називається Алохтонні теорією.
Скам'янілості в вугіллі
Типи копалин рослин, які виявляються в вугіллі, очевидно, не підтверджують автохтонну теорію. Викопні дерева плавуни (наприклад, Lepidodendron і Sigillaria) і гігантські папороті (особливо Psaronius), характерні для Пенсільванського вугільних відкладень, могли мати деяку екологічну стійкість до болотистих умов, тоді як інші копалини рослини Пенсільванського басейну (наприклад, хвойне дерево Cordaites. Гігантський хвощ зимуючий Calamites. різні вимерлі папоротеподібні голонасінні рослини) відповідно до їх основною структурою має бути воліли добре просушені грунту, а не болота. Багато дослідників вважають, що анатомічна будова копалин рослин вказує на те, що вони виростали в тропічних або субтропічних кліматичних умовах (довід, який можна використовувати проти автохтонної теорії), оскільки сучасні болота є найбільш великими і мають найглибше накопичення торфу в більш прохолодних кліматичних умов більш високих широт. Через збільшену испарительной здатності сонця, сучасні тропічні і субтропічні області найбільш бідні торфами.
У вугіллі нерідко зустрічаються морські копалини. такі як копалини риби, молюски та брахиоподи (плеченогие). У вугільних пластах виявляються вугільні кульки, що представляють собою округлі маси зім'ятих і неймовірно добре збережених рослин, а також копалини тварини (включаючи морських тварин), 1 які мають безпосереднє відношення до цих вугільних пластах. Невеликий морський кільчастий черв'як Spirorbis, як правило, виявляється прикріпленим до рослин вугілля Європи і Північної Америки, які відносяться до кам'яновугільного періоду. 2 Оскільки анатомічна будова копалин рослин мало вказує на те, що вони були пристосовані до морських болотах, залягання морських тварин разом з неморські рослинами свідчить про те, що змішування сталося під час переміщення, що таким чином підтримує модель Алохтонні теорії.
Серед найбільш дивовижних видів копалин, які виявляються в вугільних шарах - вертикально залягають стовбури дерев. які перпендикулярно до нашарування часто перетинають десятки футів породи. Ці вертикальні дерева найчастіше зустрічаються в пластах, які пов'язані з вугільними відкладеннями, а в окремих випадках вони виявляються і в самому куті. У будь-якому випадку осадові породи повинні накопичуватися швидко для того, щоб покрити дерева до того, як вони зіпсуються і впадуть.
У кого-то може скластися враження, що ці дерева знаходяться в їх первинному стані зростання, але деякі дані вказують на те, що це зовсім не так, а навіть навпаки. Деякі дерева перетинають пласти по діагоналі, а деякі виявляються взагалі перевернутими. Іноді, виявляється, що вертикально залягають дерева пустили коріння в положенні зростання в пластах, які повністю пронизані другим вертикально розташованим деревом. Порожні стовбури копалин дерев, як правило, заповнені осадової породою, яка відрізняється від залягають поруч оточуючих гірських порід. Застосовна до описаних прикладів логіка вказує на переміщення цих стовбурів.
викопні коріння
Найбільш важливим викопним, яке має пряме відношення до суперечок з приводу походження вугілля, є стигмарии - викопний корінь або кореневище. Стигмарии найчастіше виявляється в пластах, які залягають під вугільними пластами і, як правило, має безпосереднє відношення до вертикальних деревам. Вважалося, що стигмарии. яку 140 років тому досліджували Чарльз Лайель і Д. У. Доусон у вугільній послідовності кам'яновугільного періоду в Новій Шотландії, є однозначним доказом того, що рослина росло саме в цьому місці.
Багато сучасні геологи продовжують наполегливо стверджувати, що стигмарии є корінь, який утворився саме в цьому місці, і який йде в грунт, що залягає нижче вугільного болота. Вугільна послідовність Нової Шотландії була недавно досліджена заново Н.A. РУПК, 3 який виявив чотири доводи на користь аллохтонного походження стигмарии. отриманих на підставі дослідження осадових відкладень. Виявляється копалини, як правило, уламкові і рідко прикріплено до стовбура - це вказує на переважну орієнтування його горизонтальній осі, яка створилася в результаті дії течії. Крім того, ствол заповнений осадової породою, яка не схожа на навколишнє стовбур породу, і він часто виявляється на багатьох горизонтах в пластах, які повністю пронизані вертикальними деревами. Дослідження РУПК піддало серйозним сумнівам популярне автохтонне пояснення інших пластів, в яких виявляються стигмарии.
Вугілля зазвичай залягає в послідовності осадових порід, яка називається ціклотемой. Ідеалізована Пенсильванская ціклотема може мати пласти, які відклалися в наступному висхідному порядку: піщаник, глинистий сланець, вапняк, подстилающая глина, вугілля, глинистий сланець, вапняк, глинистий сланець. У типовій ціклотеме. як правило, відсутній один зі складових пластів. На кожній дільниці ціклотеми кожен цикл відкладення зазвичай повторюється десятки разів, і кожне відкладення залягає на попередньому відкладення. В Іллінойсі знаходиться п'ятдесят послідовно розташованих циклів, і понад сто таких циклів залягає в Західній Вірджинії.
Незважаючи на те, що вугільний пласт, який формує частину типовою ціклотеми. зазвичай досить тонкий (як правило, товщиною від одного дюйма до кількох футів) латеральне розташування вугілля має неймовірні розміри. В одному з проведених сучасних стратиграфических ісследованій4 було проведено співвідношення між вугільними родовищами: Броукен Ерроу (штат Оклахома), Кроуберг (штат Міссурі), Вайтбрест (штат Айова), Колчестер намбер 2 (штат Іллінойс), Коал IIIa (штат Індіана), Шультцтаун ( західний Кентуккі), Принцес намбер 6 (Східний Кентуккі), і Лоуер Кіттаннінг (штати Огайо і Пенсільванія). Всі вони утворюють один, величезний вугільний пласт, який простягається на сотню тисяч квадратних кілометрів в центральній і східній частині Сполучених Штатів. Жодне сучасне болото не має таку площу, яка б хоч трохи наближалася до розмірів Пенсільванського вугільних покладів.
Якщо автохтонна модель освіти вугілля вірна, то повинні були переважати дуже незвичайні обставини. Вся територія, часто включає десятки тисяч квадратних кілометрів, повинна була б одночасно піднятися над рівнем моря для того, щоб відбулося накопичення болота, а потім вона повинна була б опуститися для того, щоб її затопив океан. Якщо копалини лісу піднялися б занадто високо над рівнем моря, болото і його антисептична вода, необхідна для накопичення торфу, просто б випарувалася. Якщо під час накопичення торфу в болото вторглося б море, морські умови знищили б рослини та інші осадові відкладення, і торф не відкладеться б. Тоді, відповідно до популярною моделлю, формування товстого вугільного пласта вказувало б на збереження неймовірного балансу протягом багатьох тисяч років між швидкістю накопичення торфу і підвищенням рівня моря. Така ситуація здається найбільш неправдоподібною, особливо якщо згадати, що ціклотема повторюється в вертикальному розрізі сотні разів або навіть більше. А може ці цикли найкраще можна пояснити як накопичення, яке відбувалося під час послідовного підвищення і відступу вод потопу?
глинистий сланець
Коли мова заходить про ціклотеме, найбільший інтерес викликає подстилающая глина. Підстилаюча глина являє собою м'який шар глини, який не розташований в вигляді пластів і часто залягає під вугільним пластом. Багато геологи вважають, що це - викопна грунт, на якій існувало болото. Присутність підстильної глини, особливо коли в ній виявляються стигмарии. часто інтерпретується, як достатньо доказів автохтонного походження углеобразующіх рослин.
Однак недавно проведене дослідження поставило під сумнів інтерпретацію підстильної глини, як викопної грунту. Ніякі характеристики грунту, які були б подібні характеристикам сучасної грунту, не були виявлені в підстильної глині. Деякі мінерали, виявлені в підстильної ґрунті не відносяться до типів мінералів, які повинні були б виявлятися в грунті. Навпаки підстилають глини, як правило, мають ритмічну слоистость (на самому дні розташований більший зернистий матеріал) і ознаки освіти глинистих пластівців. Це прості характеристики осадових порід, які утворювалися б в будь-якому шарі, який накопичувався в воді.
Багато вугільні шари не залягають на підстилаючих глинах, і будь-які ознаки існування грунту відсутні. У деяких випадках вугільні пласти залягають на граніті, аспідного сланці, вапняку, конгломераті або інших породах, які несхожі на грунт. Підстилаюча глина без розташованого зверху вугільного пласта зустрічається часто, як і подстилающая глина часто залягає зверху вугільного пласта. Відсутність розпізнаються грунтів нижче пластів вугілля вказує на те, що тут не міг рости ніякої тип буйної рослинності і підтверджує ідею про те, що углеобразующіе рослини були сюди переміщені.
структура вугілля
Вивчення мікроскопічної будови і структури торфу і вугілля допомагає зрозуміти походження вугілля. A. Д. Коен 5 був ініціатором порівняльного структурного дослідження сучасних автохтонних торфів, утворених з мангрових дерев і рідкісного сучасного аллохтонного прибережного торфу з південної Флориди. Більшість автохтонних торфів містили рослинні фрагменти, які мали неупорядковану орієнтацію з переважаючим матриксом дрібнішого матеріалу, тоді як Алохтонні торф мав орієнтацію, утворену потоками води з витягнутими осями рослинних фрагментів, які були розташовані, як правило, паралельно до берегової поверхні з характерним відсутністю дрібнішого матриксу. Погано відсортоване рослинне сміття в автохтонних торфу мав велику структуру завдяки переплетеної масі коренів, тоді як автохтонний торф володів характерною мікрослоістостью завдяки відсутності врослих коренів.
Проводячи це дослідження, Коен зазначив: "В ході дослідження аллохтонного торфу була виявлена одна особливість, яка полягала в тому, що вертикальні зрізи цього матеріалу, зроблені за допомогою мікротома, виглядали більше схожими на тонкі зрізи Кам'яновугільного вугілля, ніж будь-який досліджуваний автохтонний зразок". 6 Коен звернув увагу на те, що характеристики цього автохтонного торфу (орієнтація витягнутих фрагментів, відсортована зерниста структура із загальним відсутністю більш дрібного матриксу, мікрослоістость з відсутністю поплутаної кореневої структури) також є характеристиками вугілля Кам'яновугільного періоду.
Брили в вугіллі
Однією з найбільш вражаючих зовнішніх особливостей вугілля є наявність в ньому великих брил. Протягом більше ста років ці великі брили виявляються в вугільних пластах по всьому світу. П.Х. Прайс 7 провів дослідження, в якому вивчив великі брили вугільного родовища Сьюелл, яке знаходиться в Західній Вірджинії. Середня вага 40 зібраних брил становив 12 фунтів, а найбільший камінь важив 161 фунт. Багато булижники представляли собою вулканічну або метаморфічну породу, на відміну від всіх інших оголень порід в Західній Вірджинії. Прайс припустив, що великі брили могли вплестися в корені дерев і перенестися сюди здалеку. Таким чином, наявність у вугіллі великих брил підтримує Алохтонні модель.
углефікація
Спори щодо природи процесу перетворення торфу в вугілля ведуться протягом багатьох років. Одна існуюча теорія припускає, що саме час є основним фактором в процесі вуглефікації. Однак ця теорія втратила свою популярність, тому що було встановлено, що з часом не відбувається ніякого систематичного підвищення метаморфічної стадії вугілля. Існує кілька явних невідповідностей: лігніти, які є найнижчою стадією метаморфізму, залягають в деяких найдавніших углевмістких пластах, тоді як антрациту, що представляють найвищу ступінь метаморфізму вугілля, залягають в молодих пластах.
Друга теорія щодо процесу перетворення торфу в вугілля передбачає, що основним фактором в процесі метаморфізму вугілля є тиск. Однак дана теорія спростовується численними геологічними прикладами, в яких стадія метаморфізму вугілля не збільшується в сильно деформованих і складчастих пластах. Більш того, лабораторні експерименти показують, що збільшення тиску фактично може уповільнити хімічне перетворення торфу в вугілля.
Третя теорія (на сьогодні найбільш популярна) передбачає, що найважливішим фактором у процесі метаморфізму вугілля є температура. Геологічні приклади (вулканічні інтрузії в вугільних пластах і підземні пожежі на шахтах) показують, що підвищена температура може викликати вуглефікацією. Лабораторні експерименти також були досить успішними в підтвердженні цієї теорії. В результаті одного проведеного експерименту 8 з використанням процесу швидкого нагрівання всього за кілька хвилин було утворено речовина, що нагадує антрацит, при цьому велика частина тепла була утворена в результаті перетворення целюлозного матеріалу. Таким чином, метаморфізм вугілля не вимагає мільйонів років впливу тепла і тиску - він може бути утворений в результаті швидкого нагрівання.
висновок
Ми бачимо, що безліч підтверджуючих доказів рішуче доводять істинність Алохтонні теорії і підтверджують накопичення множинних вугільних шарів під час Ноєвого Потопу. Вертикально залягають копалини дерева всередині вугільних шарів підтверджують швидке накопичення рослинних залишків. Морські тварини і наземні (а не ростуть і живуть в болоті) рослини, які виявляються в вугіллі, мають на увазі їх переміщення. Мікроструктура багатьох вугільних пластів має певну орієнтацію частинок, структуру відсортованих зерен і мікрослоістость, що вказує на переміщення (а не на зростання в місці залягання) рослинного матеріалу. Присутні в вугіллі великі брили свідчать про процеси переміщення. Відсутність грунту під багатьма вугільними пластами підтверджують той факт, що углеобразующіе рослини пливли за течією. Вугілля, як було показано, утворює систематичні і типові порції циклотим. які явно, як і інші породи, відклалися водою. Експерименти з дослідження зміни рослинного матеріалу показують, що для освіти нагадує вугілля антрациту зовсім не потрібні мільйони років - він може утворюватися швидко під дією тепла.
* Професор геології і археології з Коледжу Християнського спадщини, Ель-Каджон, Каліфорнія.