煤炭，被人类称为“黑色的金子”，如果说石油是工业的血液，那么煤炭就是工业的“食粮”，那么，煤炭形成都需要哪些条件？埋在地下100多米厚的煤层是怎么形成的？如果植物是基本原料，可远古地球上真的存在这么多植物吗？我国古代采煤有哪些成就？
煤的形成需要什么条件
煤炭的形成往往受生物化学和物理化学的共同影响，那么它们都是怎么影响煤炭或者促使其形成的呢？
首先来说说堆积作用，这一过程需要大量的植物遗体参与，具体又可分为原地堆积和异地堆积。原地堆积是主要类型，通常指植物遗骸没有经过流水或者风的搬运，就在原地慢慢堆积了。异地堆积主要是通过流水搬运，比如我国华北平原的煤炭，就是通过西部高原河流带来的植物堆积而成的。
煤层的形成
其次就是生物作用，这里的生物主要指微生物，它们会寄生在植物遗骸当中“呼吸”然后分解植物，然后形成新的有机体。值得一提的是，煤层中的瓦斯气体就与微生物的分解有着密切的关系。
最后是化学作用和物理作用，化学作用会让煤碳当中的分子结构更加问题，对于煤层的品质高低起着关键性的作用。而物理作用其实早期是流水搬运，后来是煤层成岩的沥青化作用，让煤炭朝着无烟煤的品种走去。
不同品质的煤炭
此外，不同植物形成的煤炭类型也有着很大的区别。比如古生代的石炭纪和二叠纪时期，那时的植物遗骸主要是孢子植物，在这种情况下煤炭的种类就是烟煤和无烟煤两种。而到了新生代的第三纪时，由于植物遗骸变成以被子植物为主了，主要煤种就变成了褐煤、泥炭等等。
不同种类的煤炭的形成
上文说到植物遗骸的堆积作用是导致煤层形成的最主要原因，所以植物的遗骸越多就意味着煤层越厚。那么，100多米的煤层存在就意味着曾有那么多植物遗骸堆积起来了，可是远古地球上真的存在这么多植物吗？
100多米厚的煤层是如何形成的
在内蒙古海拉尔盆地的呼和诺尔凹陷地层当中，其地层年代包括了寒武纪、泥盆纪、侏罗纪、白垩纪、新近纪和第四纪。在这个古老的地层当中，煤层的厚度确实超乎想象。
开采厚实的煤层
从钻探记录情况来看，含煤地层发育19组煤层。大磨拐河组含发育9个煤层组，煤36层。含煤地层厚度最小3.13m，最大1675.25m，平均473.78m。
当然这之中煤层的厚度根据位置的不同也有所差异，但是确实存在厚度达到100多米的煤层，这并不是夸张的说法。
采煤现场
厚度大于8米的煤层被我们称为“特厚煤层”，可是有些地区的煤层比8米厚得多，这不由得让人怀疑煤层的形成原理。如果是植物腐败厚形成的煤层，百米的煤层需要多少植物的堆积才能形成呢？
特厚煤层的形成并不是植物遗骸堆积得越厚形成的煤炭就越厚，和该地区地壳下降的速度也有很大的关系，地壳下降的速度足够快才能形成比较厚的煤层。
地球的地壳运动会让原本的煤层发生断裂，一些煤层被埋入更深的地底，一部分煤层向上挤压甚至直接漏出地表，所以特厚煤层的形成还和当地的地壳运动有很大关系，如果地壳下沉的速度很慢，那么植物遗骸形成的腐殖质还来不及变成煤炭就会被其他植物给吸收掉了，正是因为这个原因，全球的煤炭分布在这么不均匀，远古的地球上可能遍布草原和森林，并不是全部的区域都适合诞生煤炭，只有满足植物遗骸足够厚，地壳运动足够快的区域才能形成大量的煤炭资源。
煤层的形成需要一个漫长的过程，所以100多米厚的煤层可能经历了几个地质历史时期。
目前对煤炭的具体形成过程还不能百分百确定，但是煤炭肯定是植物的遗骸形成的，因为我们可以在煤炭上发现一些植物根茎留下的痕迹，用显微镜去观察就可以在煤炭上发现植物组织留下的痕迹，这足以证明地球上的煤炭上植物形成的，只不过形成的条件可能比我们想象得更苛刻一点。
古生物的崛起与造煤期
地球的历史足足有46亿年左右，最初的生命大约在40亿年前诞生，最初的植物在25亿年前的远古代时期出现，主要以藻类植物和菌类植物为主，在此后的很长一段时间内，藻类植物都占据主导地位。
在距今4亿3800万年前的“志留纪”，绿藻从水中登上陆地，演化成了蕨类植物。
在3亿6000万年前的“石炭纪”，远古的蕨类植物开始被石松和真蕨类以及种子蕨类取代，这些植物的出现在地球上形成了大片的沼泽和森林。
石炭纪时期地球上的植物异常茂盛，因为当时的气候非常温暖湿润，比较适合植物生长。就这样植物的面积不断扩大，而种类和个头也越长越高。比如说当时有一种叫做木贼的植物，它的茎都能长到40厘米粗。
根茎很长的木贼
2亿4800万年前的三叠纪，这些远古的主要植物几乎全部消失，裸子植物出现，它们摆脱了对水的依赖，不需要在沼泽附近生存，在陆地上发展出了大片的森林。
1亿4500万年前，被子植物开始出现，逐渐替代了裸子植物，并发展成了今天的样子，现代大部分我们熟悉的植物都是在这个时期产生的。
植物演化的过程在全球形成了三个比较大的“造煤时期”，第一次是石炭纪和二叠纪时期，孢子植物形成了“烟煤”和“无烟煤”，第二次是中生代的侏罗纪和白垩纪，裸子植物形成了“褐煤”和“烟煤”，新生代的第三纪上距离我们最近的一次造煤运动，被子植物形成了大量的褐煤和泥炭。
有一种观点认为，石炭纪早期最初的树木出现时，并没有出现可以分解木头的真菌和微生物，导致了大量的树木残骸沉积，形成了大量的煤炭，直到针对性分解木头的真菌出现后，煤炭出现的速度才大幅度降低。石炭纪持续了6500万年左右，石炭纪形成的煤炭占据全球煤炭总量的50%以上。
石炭纪时期形成的煤炭要比另外两次造煤时期加在一起还要多，首先6500万年这段时间持续的时间足够久，其次当时陆地上没有大型的食草动物，两栖类刚刚登上陆地，地球还是属于昆虫的“巨虫时代”，同时大部分林地下方都是充满水的沼泽地，树木的遗骸在沼泽中更容易保存下来变成煤炭，再加上石炭纪地壳运动空前的频繁，以及持续了5000万年的大规模冰川活动，这些原因加在一起让石炭纪这段时间创造出了大量的煤炭。
所以远古的地球真的有那么多植物形成煤炭，在长达数千万年的时间中，这些植物的遗骸不断堆积，形成了厚达百米的煤层，后两次造煤时期地球上已经出现了大型的食草动物，特别是侏罗纪和白垩纪，当时的巨型食草恐龙的体型比大象还要大很多，这些动物在无形之中减少了煤炭的形成，第三纪时期哺乳动物的繁盛和主要造煤植物的变化也导致了这个时期形成的煤炭没有那么多。
中国古代对煤炭的开发利用
虽然我们没法见证新一代的煤炭形成，但是很早的时候人类就学会使用煤炭了。比如中国，就是全世界最早认识和利用煤炭的国家之一，甚至有证据证明，咱们在6000多年前的新石器时代，就已经会用煤炭来雕琢一些小饰品了。
煤炭的综合利用
而当我们查阅相关的文献资料后就会发现，中国人早在战国时期就发现煤炭可以用来作为燃料，并且到了西周的时候就已经开始“挖煤”了。
机械化采煤
大家可能会感到诧异，我们的老祖宗也太聪明了吧，那他们除了知道煤炭能燃烧以外，知不知道煤炭是怎么来的呢？从清代檀萃所写的《滇海虞衡志》中的记载可见一二。
书中表示：“滇多地震 ,地裂尽开 ,两旁之木 ,震而倒下 ,旋即复合如平地 ,林木人居皆不见 ,阅千年化为煤”。
燃烧的煤炭
可见那时人们已经明白煤炭的形成与树木是息息相关的，而在清代之前虽然一知半解，却并不妨碍我们勘察。比如唐宋八大家苏轼，在担任徐州太守时，就曾组织手下勘察煤炭，并且还顺利地找到了。
煤炭地质勘探队在进行煤炭资源普查
至于开采技术，也是处于不断完善中的。高新技术主要出现在元代之后，那时候人们已经意识到了煤炭的多种作用。直到现代，我们偶尔还能发现古人开采煤炭的遗址。比如说著名的河南鹤壁煤井遗址，就能让我们体会到古人的智慧所在。
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