Энциклопедический словарь (К) - Ф. Брокгауз

Д. А.

Каменный уголь

Каменный уголь, в тесном смысле слова, обнимает разности ископаемых или минеральных углей с содержанием углерода от 70% до 95%. В общежитии под этим названием соединяют или все минеральные угли, или, по крайней мере, те, в которых не сохранилось следов растительного строения, т.е. собственно К. уголь и антрацит. При большом разнообразии, обусловленном различием состава и строения, К. уголь представляет в общем черную матовую или блестящую плотную слоистую массу, с раковистым изломом и на вид бесструктурную. Химический состав нормального К. угля варьирует приблизительно в следующих пределах: 70% – 95% C, 3% – 7% H, 4% – 20% O и 1% – 25% N; кроме того, всегда содержится в угле несколько % золы. Некоторые разности К. угля содержат более или менее значительное количество смолистых веществ и тогда получают название смолистого или битуминозного угля, богхеда (boghead), тасманита и т.п. В различие от разностей, не содержащих смолистых веществ, иногда различают жирные и тощие угли. По внешнему виду принято различать грубый, слоистый, волокнистый и т.п. угли; точно также и отношение углей к горению служит основанием к их классификации: когда при горении получается спекшаяся масса, уголь называют спекающимся; если же остается рыхлая песчаная масса – уголь называют неспекающимся или песчаным. Типичной формой залегания К. угля являются флецы, размеры которых чрезвычайно различны и иногда очень значительны; так, напр., флёц Питсбурга в Сев. Америке имеет 10 фт. мощности, простирается на 690 кв. геогр. миль через Пенсильванию, Огайо и Виржинию. Отдельные пласты К. угля имеют обыкновенно от 1 – 5 м. мощности, иногда от 10 – 15 м. и даже до 20. Обыкновенно в месторождении К. угля пласты образуют большое число слоев, залегающих друг над другом и разделенных более или менее значительными пропластами пустой породы, каковыми чаще всего являются сланцеватые глины, глинистые сланцы, иногда песчаники и известняки. Число таких отдельных слоев может быть очень велико; так, напр., в Саарбрюкенском бассейне насчитывают до 230 отдельных слоев К. угля. Горизонтальное распространение залежи колеблется в пределах от нескольких десятков кв. миль до многих сотен кв. миль. Общая мощность совокупности пластов достигает многих десятков тысяч м., напр., на Сааре 52000 м., в южн. Валлисе 70000 м. и т.д. К. уголь почти всегда содержит большее или меньшее количество посторонних примесей в виде вкраплин, прожилков, гнёзд, пропласток и т.п. Наиболее распространенными примесями являются известковый шпат, свинцовый блеск, серный колчедан; окисление этого последнего иногда является причиной взрывов, так как освобождающаяся при окислении теплота в состоянии воспламенить горючие газы, выделяющиеся из угля, вследствие продолжающегося разложения, тления. Иногда подземный каменноугольный пожар продолжается, целыми столетиями, как, напр., пожар в залежи Цвикау, не прекращающийся с XVI ст. Настоящий К. уголь залегает преимущественно в отложениях каменноугольной системы, в так назыв. продуктивном отделе (coal measures). Обыкновенно эти отложения в более или менее значительной степени претерпели нарушения нормального залегания, изобилуют складками, сдвигами и т.п. усложнениями их стратиграфического и тектонического строя. Точное знание условий залегания пластов К. угля представляет большую важность для успешной его добычи, почему области распространения К. угля и являются предметом особенно детального изучения. Глубина залегания пластов К. угля чрезвычайно различна; иногда для добывания К. угля требуется заложение глубоких шахт и сложных подземных галерей, иногда же он выходит непосредственно на дневную поверхность, как, напр., в Донецком каменноугольном бассейне. К. уголь связан постепенными переходами с антрацитом, и часто они встречаются вместе, так что все, что сообщается об условиях залегания и происхождения одного из них, одинаково. применимо к обоим.

К. уголь известен человеку с глубокой древности. В некоторых местностях Англии есть следы разработок доисторического человека. Аристотель и Теофраст также упоминают уже о К. угле. На материке Европы добыча К. угля началась в средние века, но особенного развития достигла с начала нынешнего столетия, в Китае Марко Поло уже в XIII ст. застал добычу К. угля в полном расцвете. По мере развития фабричной деятельности и металлургии, по мере истребления лесов, спрос на К. уголь так возрастает, что может подать повод к опасениям что весь запас К. угля скоро истощится. В Англии парламентская комиссия в 1871 г. определила, что запаса К. угля в копях Англии может достать приблизительно еще на 276 или 360 лет. Некоторое представление о спросе на К. уголь может дать цифра в 406 милл. тонн – количество добытого в 1884 г. К. угля на всем земном шаре. К счастью, распространение залежей К. угля чрезвычайно значительно и можно ожидать, что со временем будут открыты еще новые залежи. К. уголь добывается в Сев. Америке, где, вместе с антрацитом, занимает площадь в 193000 кв. миль; в Англии и Ирландии (9000 кв. м.), в Бельгии (Шарлеруа, Намюр, Люттих), Силезии, Саарбрюкенском бассейне во Франции (Валансьен) и некот. др. местах; значительные площади К. угля известны, кроме того, в Китае, в Деккане (Индия), Карроо (южн. Африка), Квинсленде, Нов. Южн. Валлисе. В России К. уголь залегает в Московском каменноугольном бассейне (Новгородская, Тульская, Рязанская, Калужская губ.), в Донецком бассейне (К. уголь и антрацит), т. е. Области Войска Донского и Екатеринославской губ., в Польше (Домброво), на Урале, в Сибири.

От бурого угля К. уголь отличается отсутствием следов растительного строения, большим содержанием углерода и меньшим содержанием золы и летучих веществ. Аналогия с бурыми углями и постепенные переходы между ними как бы сами собой указывают на общность их происхождения. Тем не менее не сразу ученые признали в К. угле остатки истлевших растений, а относительно способа накопления и обращения этих остатков до превращения их в уголь еще в самое последнее время расходились мнения геологов. Еще в конце прошлого столетия Шейхцер указывал на связь К. угля с растениями, а Берольдинген рассматривал К. уголь как продукт дальнейшего видоизменения торфа и лигнита. Это не помешало, однако, некоторым видеть в К. угле продукт вулканической деятельности или каких-то битуминозных выделений из недр земли. Изучение условий залегания К. угля, знакомство с флорой тех отложений каменноугольной системы, среди которых залегает К. уголь, и связь с бурым углем не замедлили окончательно доказать, что К. уголь есть. лишь одна из стадий разложения растительных остатков, такого их тления, которое ведет к обогащению их углеродом и к постепенной потере всех других элементов, кроме золы. Такое разложение растительных остатков совершается без доступа воздуха, под прикрытием воды, на счет собственного кислорода растительной ткани. Первой стадией разложения при этом является торф, из которого, при дальнейшем тлении, получается бурый уголь, еще позднее К. уголь и антрацит, и в этих последних тление и разложение еще не закончилось, о чем свидетельствуют остатки водорода, кислорода и частью азота в их составе, а также выделение болотного газа из К. угля в копях. Обработка К. угля едкими щелочами и др. реактивами дала Гюмбелю и др. возможность сделать видимым и в плотном К. угле следы растительного строения, изучить их под микроскопом и определить из каких растений он образовался. Унгер и Гепперт создали так наз. торфяниковую гипотезу, по которой К. уголь есть продукт дальнейшего обугливания массы торфа, отлагавшейся в обширных торфяниках каменноугольного периода. Жюссьё (Jussieu) и Паллас предложили гипотезу сплавов. Наблюдая, первый в Америке, второй в Сибири, деятельность крупных рек, ежегодно выносящих в море громадную массу растительных остатков, стволов и даже целых деревьев, они сделали предположение, что аналогичной деятельностью крупных рек каменноугольного периода может быть объяснено скопление громадных масс растительных остатков, давших начало залежам К. угля. Наконец Бишоф и Мор (так назыв. морская гипотеза) обратили внимание на то, что громадные заросли морских водорослей, в роде так назыв. Саргассового моря в Атлантическом океане, могли служить источником образования К. угля. Нет сомнения, что все три названные гипотезы применимы к тем или другим отдельным случаям; но совершенно основательно в последнее время большинство геологов склоняется в пользу того мнения, что значительное большинство крупных залежей образовалось по способу торфяниковой гипотезы. Помимо так назыв. мангровых зарослей тропических стран, в которых видят аналогию с предполагаемыми болотистыми зарослями каменноугольного периода, помимо частого залегания каменноугольных пластов среди отложений не морских, одним из самых веских доводов против морской гипотезы и в пользу торфяниковой являются вышеупомянутые исследования последних лет, показавшие, что масса К. угля состоит из остатков растении наземных, а не морских. Торфяниковая гипотеза вполне вяжется с общим климатическим и физико-географическим характером каменноугольного периода, объясняет нахождение целых стоячих стволов в пластах К. угля, так как и теперь на торфяниках удается наблюдать погружение цельных деревьев в болотистую массу торфяника. Переслаивание залежей К. угля с морскими отложениями объясняется тем, что каменноугольные торфяники часто могли залегать на обширных низменных морских побережьях, могли временами затопляться морем или, вследствие медленных вековых поднятий и опусканий, то погружаться под ур. моря, то выступать из под него. Морской гипотезе, которой еще недавно придерживались многие геологи, нанесен последний удар как исследованиями растительных остатков К. угля, в которых не нашлось морских водорослей, так и отсутствием на дне Саргассового моря отложений К. угля или ему аналогичных. Таким образом, по содержанию углерода, по степени истлевания и по возрасту наблюдается совершенно постепенный ряд от торфа до антрацита: торф залегает в современных и ледниковых отложениях, бурый уголь в третичных и отчасти мезозойских, к. уголь в палеозойских и отчасти мезозойских, также как и антрацит, который обыкновенно старше К. угля; эта последовательность является еще одним доводом в пользу торфяниковой гипотезы.