明明地球绿植越来越多,为什么永久失去造煤能力? 真相太残酷

拓荒号:拓荒牛 (开说)

煤是地球上的一笔宝贵财富,它不是随便什么东西堆出来的。石炭纪时期,煤的形成主要依靠一种名叫石松的巨型植物。那时候的石松植株高大挺拔,能长到四五十米的样子,完全不同于今天路边那些矮小的石松。它们在湿润的沼泽地里长得特别茂盛,一旦倒伏下去,就沉入深深的水里,被一层层的泥沙慢慢覆盖。时间长达数千万年,经过高温和压力作用,这些植物残骸最终变成了坚硬的煤层。山西省的煤田就是这样形成的,当时这里的地势低洼,适合这些植物生长,也让煤层变得特别厚实。2016年以前,人们常说石炭纪能形成这么多煤,是因为那时还没有能分解木质素的真菌,植物尸体才能完整保存下来。但这个说法后来被打破了,即便当时真菌已经存在,厌氧的泥沙也能隔绝氧气,让残骸不受破坏。白腐真菌大约在2.9亿年前出现,它们分泌的酶能在有氧环境下快速分解木质素,树木一倒就很快变成二氧化碳排出空气,根本堆不起来。过去的研究认为,真正让地球成煤能力停下的,是两个地质上的根本原因。

地壳下沉速度的加快,是石炭纪成煤的关键条件。那时各大板块运动活跃,低洼的盆地和沼泽不断往下沉,就像一个无底的洞不断填满草席,能堆积起上千米厚的煤层。植物一边生长一边死亡,下面的地壳跟着往下掉,残骸就一层一层被埋进去。结果煤层厚度大、质量好。到了二叠纪末期,板块开始碰撞聚合,那些曾经的低洼地被挤压隆起变成了山地,填埋场就这样被填平。植物尸体失去了深埋的机会,只能暴露在地面,被风化侵蚀成土壤,而不是煤。另一个重要原因是气候发生了变化。石炭纪末期,地球从温暖湿润的温室状态转向干旱炎热。那些高大的石松森林在越来越干的气候里大面积消失。之后地球上的植物群落变成了更能适应干旱的苏铁和松柏类,也就是后来的裸子植物。原料变了,成煤的能力也就跟着没了。

山西省的煤田就是这样的例子。那里的煤层大多形成于石炭纪,当时气候暖湿,森林茂密,地壳沉降让煤层越堆越厚。假如没有这些条件,或许今天我们还能烧的煤会少得多。研究显示,当时氧气含量达到空前高度,达到30多百分比,这为植物狂欢提供了条件,也让节肢动物变得巨大,但也让森林积累了巨大燃料。这样的窗口期很短暂,二叠纪末期就关闭了。后面的侏罗纪和新生代虽然还能形成煤,但规模和厚度都远不如石炭纪。煤炭一直不是地球留给人类的长期储备,它其实是一次偶然的结合才形成的。植物数量多、地壳持续沉降、气候湿润,这三个因素凑在一起,才造就了那些巨厚的煤层。现在我们烧的每一块煤,都是三亿年前那些古老植物在沼泽里留下的最后痕迹。理解这些过程,能让我们更清楚地看待资源的来之不易。


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