Khám phá bí mật sẽ đưa bạn khám phá hành trình diệu kỳ của than đá – từ những xác thực vật tưởng chừng vô tri đến nguồn năng lượng dồi dào, góp phần vào sự phát triển của xã hội.
Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về quá trình biến đổi kỳ diệu của than đá, từ những khu rừng rậm rạp, đầm lầy ven biển đến những vỉa than sâu thẳm lòng đất.
Than đá được hình thành từ đâu?
Than đá được hình thành từ quá trình biến đổi của các xác thực vật bị chôn vùi dưới lòng đất trong hàng triệu năm. Quá trình này diễn ra qua nhiều giai đoạn, bao gồm:
1. Giai đoạn tích tụ:
- Các xác thực vật, chủ yếu là rêu, dương xỉ, cây thân gỗ, bị chôn vùi dưới lớp bùn cát do tác động của lũ lụt, sạt lở đất, hoặc sự thay đổi của mực nước biển.
- Các khu rừng rậm rạp, đầm lầy ven biển là những nơi có điều kiện thuận lợi cho sự tích tụ xác thực vật để hình thành than đá.
2. Giai đoạn nén ép:
- Dưới tác động của áp lực từ các lớp trầm tích phía trên, xác thực vật bị nén chặt và mất dần nước, khí.
- Quá trình nén ép có thể diễn ra trong hàng triệu năm, với áp lực lên đến hàng chục tấn trên một mét vuông.
3. Giai đoạn biến đổi:
- Qua thời gian dài (hàng triệu năm), dưới tác động của nhiệt độ và áp suất cao, xác thực vật dần biến đổi thành than bùn, than nâu, than bán bitum, và cuối cùng là than đá – dạng nhiên liệu hóa thạch có hàm lượng carbon cao nhất.
- Nhiệt độ và áp suất cao trong lòng đất thúc đẩy các phản ứng hóa học, làm thay đổi cấu trúc phân tử của xác thực vật, loại bỏ hydro, oxy, và giữ lại carbon.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành than đá
Loại thực vật:
- Loại thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định chất lượng và đặc điểm của than đá.
- Các loại thực vật có hàm lượng lignin và cellulose cao, ít tạp chất như tảo, rêu, dương xỉ, và cây hạt trần thường tạo ra than đá có hàm lượng carbon cao hơn.
- Ngược lại, các loại thực vật có hàm lượng lignin và cellulose thấp, nhiều tạp chất như cỏ, lá cây thường tạo ra than đá có hàm lượng carbon thấp hơn.
Môi trường chôn vùi:
- Môi trường chôn vùi ảnh hưởng đến quá trình phân hủy và biến đổi của xác thực vật.
- Môi trường kỵ khí (ít oxy) và có độ ẩm cao thường thúc đẩy quá trình bảo tồn xác thực vật, tạo điều kiện cho sự hình thành than đá.
- Ngược lại, môi trường có oxy và độ ẩm thấp sẽ khiến xác thực vật phân hủy nhanh chóng, khó hình thành than đá.
Thời gian:
- Thời gian là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến quá trình biến đổi của xác thực vật thành than đá.
- Càng trải qua thời gian dài (hàng triệu năm) dưới tác động của nhiệt độ và áp suất cao, xác thực vật càng bị biến đổi mạnh mẽ, hàm lượng carbon càng cao, dẫn đến hình thành các loại than đá có chất lượng cao hơn như than bán bitum và than đá.
Áp suất và nhiệt độ:
- Áp suất và nhiệt độ cao trong lòng đất đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy các phản ứng hóa học, làm thay đổi cấu trúc phân tử của xác thực vật, loại bỏ hydro, oxy, và giữ lại carbon.
- Áp suất càng cao, nhiệt độ càng cao thì quá trình biến đổi diễn ra càng nhanh và hiệu quả, dẫn đến hình thành than đá có hàm lượng carbon cao hơn.
Hoạt động địa chất:
- Hoạt động địa chất như kiến tạo mảng, sụt lún, phun trào núi lửa có thể ảnh hưởng đến quá trình hình thành than đá bằng cách thay đổi môi trường chôn vùi, tác động đến nhiệt độ và áp suất trong lòng đất.
- Hoạt động địa chất mạnh mẽ có thể đẩy nhanh quá trình biến đổi của xác thực vật, dẫn đến hình thành than đá có chất lượng cao hơn trong thời gian ngắn hơn.
Cách khai thác than đá
Hiện nay, có hai phương pháp chính được sử dụng để khai thác than đá:
Khai thác lộ thiên (mỏ lộ thiên):
- Phương pháp này được áp dụng khi vỉa than nằm ở độ sâu tương đối gần bề mặt (thường không quá 200 mét).
- Các bước khai thác:
- Loại bỏ lớp phủ: Sử dụng máy móc lớn như máy xúc, máy ủi để loại bỏ lớp đất đá, cát sỏi phủ trên vỉa than.
- Khai thác than: Sử dụng máy xúc, máy khoan, máy xúc tay gàu kéo cáp (dragline excavator) hoặc máy xúc nhiều gàu kiểu roto (bucket-wheel excavator) để khai thác than đá.
- Vận chuyển than: Sử dụng xe tải, băng tải, hoặc hệ thống đường sắt để vận chuyển than từ mỏ ra ngoài.
Ưu điểm:
- Chi phí khai thác thấp hơn so với khai thác hầm lò.
- Ít rủi ro tai nạn lao động hơn.
- Có thể sử dụng các thiết bị máy móc lớn, hiện đại để tăng hiệu quả khai thác.
Nhược điểm:
- Gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh như phá rừng, ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước.
- Cần diện tích khai thác lớn.
- Không thể khai thác than ở độ sâu lớn.
Khai thác hầm lò (mỏ hầm lò):
- Phương pháp này được áp dụng khi vỉa than nằm ở độ sâu lớn (thường trên 200 mét).
- Các bước khai thác:
- Xây dựng đường hầm: Sử dụng máy đào hầm hoặc các phương pháp khoan để đào đường hầm từ mặt đất xuống vỉa than.
- Khai thác than: Sử dụng máy móc chuyên dụng để khai thác than đá trong hầm lò.
- Vận chuyển than: Sử dụng băng tải, xe điện, hoặc hệ thống đường ray để vận chuyển than từ hầm lò ra ngoài.
Ưu điểm:
- Có thể khai thác than ở độ sâu lớn.
- Ít ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
Nhược điểm:
- Chi phí khai thác cao hơn so với khai thác lộ thiên.
- Nguy cơ tai nạn lao động cao hơn do nguy cơ sập hầm lò, nổ khí methane, bụi than.
- Cần đầu tư nhiều thiết bị và công nghệ tiên tiến để đảm bảo an toàn lao động.
Lời Kết
Hãy trân trọng nguồn tài nguyên quý giá này và sử dụng nó một cách thông minh, góp phần bảo vệ môi trường sống cho chính bản thân, thế hệ hiện tại và tương lai.