“满面尘灰烟火色，两鬓苍苍十指黑。可怜身上衣正单，心忧炭贱愿天寒。”你知道白居易在这首诗中描写的是什么人吗？没错，正是古代的卖炭翁，这里的碳正是他用南山所砍的柴烧制而成的。

明亮的炭火

这里的碳似乎和我们理解中的煤炭有些不一样，毕竟大家印象中煤炭都是埋在地下的。那么，埋在地下100多米厚的煤层是怎么形成的？煤炭形成都需要哪些条件？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？中国古代采煤有哪些成就？

100多米厚的煤层是如何形成的

作为一种不可再生能源，煤炭一度在人类的科技文明发展中起着重要的作用。虽然如今因为它会释放出大量的二氧化碳，而被许多人“指责”，但是煤炭在人类的历史当中依旧留下了浓墨重彩的一笔。

开采出来的煤炭

所以，大家虽然嘴上说着不再使用煤炭，但是在靠谱的新能源出现之前，煤炭对于人类还是有着不可替代的作用的。这就不得不抛出一个老生常谈的话题，煤到底是怎么形成的？100多米厚的煤层到底是夸张叙述还是确有其事呢？

还真的有这种巨厚的煤层，比如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

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。那么，煤的形成和哪些因素有关，过程又是怎样的？就让我们一起来看看吧！

原来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？接下来就逐个聊聊。

煤矿开采地

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，比如中国华北平原的煤炭，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

此外大家知道吗，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

由于上文我们说了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？

树木丛生的石炭纪

当然是有的，虽然绝大多数人只关注动物的演化，并且说地球霸主的时候也都指动物，但这并不代表植物曾经没有在地球上“崛起”过。

地球上“崛起”的植物

提及植物的崛起时代那就不得不说石炭纪了，其实从这个名字就能看出，石炭纪的产煤量有多高，据悉那一时代产生的煤炭总量能占全球煤炭总储量的50％以上。

外国科学家们曾经指出，石炭纪森林的广袤和茂密可以从中国所产煤层的厚度上看出来，有的煤层厚度竟然超过120米，这相当于2440米的原始植物质的厚度。

石炭纪想象图

石炭纪作为晚古生代的第二个纪，开始于3.54亿年前，结束于2.95亿年前。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

当然，除了高大的乔木，那时还存在着许多的灌木。这些灌木虽然十分的低矮，但是它们的种群数量十分庞大，可以说如果乔木的枝叶占据了上层的空间，那么灌木就把下层完全覆盖了。

就这样，茂盛的植物在死亡之后，就会迅速地腐烂。而且由于气候非常的潮湿，所以当时森林土壤的含水量都很高，大部分都是沼泽地。就这样堆积在沼泽地里的植物遗骸迅速被泥裹挟着下沉，就这样常年累月的一层层堆积了下去，“原始煤层”就变得越来越厚。

堆积起来的厚厚煤层

需要注意的是，在我们现代看来，那时远古地球上茂盛的植物为煤炭的形成创造了绝佳的条件，但是这在当时确实让大火肆虐的另一因素。

原来由于森林太多，所以大气中的含氧量非常高，这种情况下一点儿火星就能将整片丛林点燃。如果说含氧量太高是主要原因，那么持续供氧和提供原材料燃烧的森林必然难辞其咎。

森林大火场景图

可见，煤炭的形成不仅需要大量植物遗骸的参与，还要经历十分漫长的过程。难怪将它归类到了不可再生能源当中，毕竟我们想再等像石炭纪这样的煤层产生，没个几亿年怕是没戏了。可是人类的文明能延续几亿年吗？

不过人类确实很聪明，虽然我们没法见证新一代的煤炭形成，但是很早的时候我们就学会使用煤炭了。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

中国古代对煤炭的开发利用

在文章开头的时候我们就用白居易的《卖炭翁》引入了煤炭和煤层，尽管这首诗更多的含义是在讴歌古代劳动人民的艰辛和官僚主义的不作为，但是也能看出，那时候煤炭在冬季已经是必不可少的东西了。

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。

出处：头条号 @坐井观天