Ropa

může pod zemí i migrovat. Např. v Saudské Arábii se nacházejí ropná ložiska, do nichž ropa migrovala směrem z podložních hornin na vzdálenost asi 1 500 metrů. Ropná ložiska netvoří pod zemí souvislé jezero. Buď je roztroušena mezi zrnky písku, nebo v trhlinách hornin, někdy obaluje zrnka písku tenkým obalem. Asi 85% veškeré ropy na světě se získává z písčitých vrstev a jen 15% z vápencových. Zemní plyn se tvořil v hlubší vrstvě než ropa. Geologové se domnívají, že tvorba plynu začala během doby karbonu (před zhruba 300 -286 mil. let) v době, kdy se v bažinách začínaly hromadit uhelné vrstvy. Tyto vrstvy klesaly stále hlouběji a byly překryty následnými vrstvami hornin. Nakonec, asi čtyři kilometry pod povrchem, vytěsnilo teplo ze zemského jádra z uhlí plyn. Ten stoupal prostupnými horninami, až se rovněž nahromadil v pastích. Zemní plyn provázející i ropná ložiska je zpravidla čistý metan.

Ropa

se často nalézá v propadlých částech zemské kůry (geosynklinálách). Někdy se hromadí v pórovitých horninách (pískovcových nebo vápencových), které se chovají jako houba, a poněvadž je lehčí než voda, tak i ve vrstevních sedlech, často i v blízkosti ložisek soli. Tyto horniny jsou uloženy mezi nepórovitými, nepropustnými vrstvami, jimiž žádná kapalina procházet nemůže. Tento prostor geologové nazývají "past"(kapsa) nebo ropný rezervoár.

Ropa a zemní plyn

Ve 20. stol. se ropa stala hlavní oporou civilizace a průmyslu. Její zásoby a obchod s ní však rovněž přispívaly k různým mezinárodním konfliktům. Používání ropy způsobovalo a stále způsobuje velmi nebezpečné a nezodpovědné znečišťování a poškozování životního prostředí na celé planetě.
Vznik
V průběhu tisíců a milionů let se v klidných zátokách dávných moří na naší Zemi usazovaly spolu s bahnem zbytky drobných živočichů (bakterií) a řas (jednobuněčných rostlin). V průběhu jurské doby (před asi 144 - 213 mil. let) pod tlakem nadložních vrstev za nepřístupu vzduchu při vznikání metanu a oxidu uhličitého a účinkem anaerobních bakterií z těchto zbytků pravděpodobně postupně vznikla kapalná ropa a také zemní plyn.

Budoucnost

S využíváním čistších forem energie jsou i přes pokračující výzkumy stále problémy. Zásoby uhlí jsou mnohem vydatnější než zásoby levnějších paliv, jako ropa nebo zemní plyn. Nové techniky pravděpodobně umožní dobývat uhlí i tam, kde se to dnes z ekonomických důvodů nevyplatí. Odborníci se domnívají, že současné metody dovolují ekonomicky těžit pouze přibližně 12% známých světových zásob. Jednou z metod, jak využívat zbylých zásob, je spalovat uhlí přímo ve sloji, a tak produkovat plyn. Jiné pravděpodobné použití je extrahovat z něj ropu, a tak nahrazovat mizející zásoby. Kvůli tomu probíhá v různých zemích řada experimentů.

Rizika

Rizika dolování jsou zřejmá a dokonce i při přísných bezpečnostních opatřeních zahynou ročně stovky horníků. Ale i používání uhlí v sobě skrývá různá nebezpečí. Kontakt s uhlovodíky obsaženými v uhlí může způsobit rakovinu kůže. Kouř a plyny vydávané při hoření uhlí mohou způsobit řadu vážných nemocí dýchacího ústrojí, včetně rakoviny a rozedmy plic. Kouřové plyny vydávané při hoření uhlí obsahují rovněž sloučeniny síry. Ty způsobují kyselé deště, které mají zhoubný vliv na stromy a na ostatní vegetaci, způsobují úhyn ryb a ostatních vodních živočichů a erozi cihel a kamenů na budovách. Jedním z vedlejších produktů při hoření uhlí je oxid uhličitý. Je to jeden z plynů, o kterých se domníváme, že způsobuje tzv. skleníkový efekt - zachycuje teplo, a tak přispívá k zahřívání zemského povrchu a ke změně zemského klimatu.

Využití

Uhlí se využívá hlavně jako palivo, ale daleko výhodnější je jeho zpracování jako suroviny v chemickém průmyslu. Při karbonizaci (zpracovávání) se získává:
• plyn (koksárenský nebo svítiplyn),obsahující hlavně vodík a jedovatý oxid uhelnatý. Používá se především jako plynné palivo.
• černouhelný dehet, který obsahuje několik set látek. Získává se z něj např. benzen, naftalen, barviva, léčiva, desinfekční prostředky, čistící a mycí prostředky, voňavky, umělá hnojiva, prostředky proti plevelu a hmyzu, lak na nehty. Dokonce i sladidlo sacharin lze vyrábět z uhlí.
• koks, který obsahuje téměř čistý uhlík. Používá se jako palivo při výrobě železa ve vysoké peci.

V hlubinném dole

se pracuje dvěma základními způsoby:
• Starší, který se používá hlavně ve Spojených státech, se nazývá dobývání komorováním. Horníci vyrubají řadu komor skrz uhelnou sloj a nechají stát pilíře uhlí, které pomáhají podpírat střechu štoly. Touto metodou lze však vytěžit jen část uhlí nalézajícího se ve sloji.
• Druhá metoda se nazývá stěhování. Je hlavní metodou používanou v Evropě a čím dál víc se začíná používat ve Spojených státech. Při ní se razí dva paralelní tunely vzdálené od sebe přibližně 20 metrů. Stroj na rubání uhlí (brázdící stroj , brázdička) se pohybuje sem a tam mezi oběma tunely a razí dlouhou potrubní stěnu. Jak těžba pokračuje nechá se střecha za horníky zhroutit. Touto metodou lze vytěžit zhruba 90% uhlí.

B)

Hlubinné dolování je hlavní metodou v Británii a v kontinentální Evropě. Tímto způsobem se získává také zhruba 40% uhlí ve Spojených státech a více než polovina uhlí v Austrálii. Mnohé uhelné sloje leží velmi hluboko. Nejhlubší Britský důl je hluboký 1 300 metrů. Aby horníci mohli těžit v takové hloubce, musejí vyhloubit vertikální šachty, kterými sfárají pomocí důlního výtahu dolů a stejným způsobem se uhlí dopravuje nahoru. Důlní dílo (porub) pod zemí často dosahuje v horizontální rovině délky několika kilometrů a elektrické vláčky vozí horníky a uhlí mezi porubní stěnou uhelné sloje a šachtou důlního výtahu. V místech, kde lze dosáhnout uhelné sloje ze svahu kopce nebo hory, se hloubí svažující se šachta zvaná štola (galerie). Horníci se dopravují touto štolou podzemní železnicí a uhlí se dopravuje ven na dopravním páse.

Nejhlubší

jsou v Německu, kde jejich hloubka činí až 325 metrů. Povrchové dobývání vytváří v krajině pustiny. Jsou odkryty velké plochy země a krajina není na pohled vůbec vábná. Práce začínají odstraněním úrodné půdy (ornice) a navrchu ležících hornin, které jsou následně navršeny na okrajích povrchového dolu. Slouží jako stěna, která má tlumit hluk a zakrýt nevábný pohled. Potom se uhlí dobývá s použitím obrovských rypadel(kolesové, lanové, korečkové). Tato rypadla naberou najednou desetitisíce tun.Velký "Muskie", který pracuje ve státě Ohio v USA, má kapacitu naběráků (korečků) 10 000 tun. Největší rypadlo na světě je kolesové rypadlo v Hambachu v Německu, do jehož naběráku se vejde 13 000 tun. Když se v povrchovém dole veškeré uhlí vytěží, vrací se krajina do původního stavu.

Dobývání

Uhelné sloje jsou různé tloušťky. Od několika milimetrů až po několik metrů. Tento fakt však nemůže vyvrátit to, že jsou dva způsoby dolování uhlí, a to:
A) Povrchové, které je vhodné, je- li uhlí uloženo blízko zemského povrchu. Používá se často v Austrálii, ve Spojených státech a ve Východní Evropě. Tímto způsobem se těží hnědé uhlí. Ve většině povrchových dolů v Británii se dobývá uhlí, které leží přibližně 33 metrů pod zemským povrchem. V jiných zemích bývají povrchové doly mnohem hlubší.

Naleziště

Ze všech fosilních paliv se v přírodě nejvíce vyskytuje uhlí. Odhaduje se, že známé světové zásoby uhlí by při součastné rychlosti spotřeby měly vystačit na více než 200 let. Mnozí experti se domnívají, že dosud neobjevené zásoby uhlí představují alespoň patnáctinásobek známých zásob. Dvě třetiny ze známého množství uhlí nacházejícího se ve světě jsou ve třech zemích. Spojené státy mají přibližně 30%, Rusko a jeho spojenecké země mají kolem 25% a Čína zhruba 10%. Většina zbývajících zásob uhlí se nachází v Austrálii, Kanadě, Německu, Indii, Jižní Africe a v Británii. V Jižní Americe mají zásoby uhlí pouze čtyři země - Argentina, Brazílie, Chile a Kolumbie. Většina těchto zásob je ukryta pod tropickými deštnými lesy, kde by byla jejich těžba velice obtížná. V Africe se doluje uhlí pouze v osmi z 52 afrických zemí. Největší zásoby jsou v Jižní Africe a Zimbabwe, dále se uhlí dobývá v Alžírsku, Maroku, Mosambiku, Nigérii, Tanzanii a v Zairu.

Hledání uhlí

Než se však toto všechno zjistilo, muselo se uhlí nejdříve najít, vytěžit a zpracovat.
Uhlí se někdy objevuje na zemském povrchu na svazích řek nebo na březích řek. Tímto způsobem jej pravděpodobně objevili Číňané přibližně před 3 000 lety. Vykopávali ho a hloubili tunely do země do uhelných slojí. V dnešní době hledají uhlí geologové. Ze zkušenosti již vědí, pod jakým druhem terénu se nachází. Většinou je to tam, kde se nacházejí horniny z doby karbonu. Pravděpodobná místa výskytu pomáhají identifikovat letecké fotografie a satelitní snímky. Dalším krokem je seismický průzkum. Pomocí výbušnin a jiných prostředků vyvolají geologové v zemi rázové vlny. Citlivými přístroji zvanými geofony sledují ozvěny těchto vln od různých vrstev hornin. Různé horniny odrážejí rázové vlny s různou silou a analýzou těchto odrazů lze určit, jaký druh horniny se dole nachází, v jaké hloubce a jakou má strukturu. Aby geologové našli skutečně uhlí a zjistili, jak hluboko se nachází, musejí provést průzkumné vrty. Potom analyzují jejich vzorky. Jinou často používanou metodou při zkoumání geologických vrstev je zjišťování geologického profilu vrtu, který byl původně vyvinut pro průzkum ropy a zemního plynu. Při používání tohoto způsobu se do vrtu spustí sonda a potom se určitou rychlostí vytahuje. Citlivé přístroje v sondě měří pórovitost a radioaktivitu hornin, detekují zlomy (praskliny mezi různými vrstvami hornin) a elektrický odpor hornin, neboli jak horniny vedou elektřinu.

Uhlí

je třeba zahřát na teplotu několika set stupňů C bez přístupu vzduchu a potom spálit. Uhlí se rozpadne na různé látky, vyloučí se voda a prchavé látky, vytvoří se popřípadě koks a nakonec zbyde zbytek - popel. V našem ostravsko-karvínském revíru rozeznávají odborníci 4 druhy kamenného uhlí:
• uhlí plamenné (sálavé) s vysokým obsahem hořlavých prchavých látek, jež činí uhlí rozpadavým,
• uhlí spékavé (mastné, žírné) tj. vlastní uhlí koksové,
• uhlí plynové, mající vysoké procento prchavých látek a nehodící se tudíž k výrobě metalurgického koksu,
• uhlí antracitické (hubené), které má nepatrné množství prchavých látek, a proto rovněž nekoksovatelné.

Mezi

jednotlivými druhy černého uhlí jsou značné rozdíly. Podle jeho použitelnosti v průmyslu se černé uhlí dělí na dvě hlavní skupiny:
1. Uhlí hubená (antracitická), která mají málo prchavých látek (plynů a par), nedají se proto koksovat a užívá se jich hlavně v energetice.
2. Uhlí mastná (žírná, spékavá), mající 20 - 28% prchavých látek, a proto se hodící k výrobě metalurgického koksu.

Černé uhlí

Černé (kamenné) uhlí má výhřevnost 7 000 - 8 500 kcal, malé procento vody a prchavých látek. Od hnědého uhlí se liší větší výhřevností a menším množstvím popela, který zbyde po shoření, barvou a tvrdostí. Obvykle mívá střídající se horizontální matné a lesklé pruhy. Matné vznikly ze zbytků menších rostlin, zatímco lesklé ze dřeva. V černém uhlí je přítomna rovněž měkká látka připomínající dřevěné uhlí. Tato látka způsobuje, že uhlí při manipulaci s ním špiní. Nejjakostnějším druhem uhlí je antracit. Hoří velice horkým plamenem a vydává málo kouře, avšak obtížně se zapaluje.

Hnědé uhlí

Hnědé uhlí bývá uloženo nehluboko pod povrchem, dá se těžit skrývkou a těžba je proto levná. Podle stupně prouhelnění rozeznáváme několik druhů hnědého uhlí s různým obsahem uhlíku, různou výhřevností a množstvím vody. Nejkvalitnější je tzv. hnědý antracit - smolné uhlí s výhřevností 3 900 kcal a obsahem vody jen 40%. Hnědé uhlí se vyskytuje v různých světadílech, ale nejvíce se ho těží v Evropě. Nejvíce lignitu a hnědého uhlí je na území Německa. Užívá se jako topivo v elektrárnách i v domácnostech a může se tepelně zpracovávat podobně jako černé uhlí. Značné množství se koksuje (je to polokoks, použitelný v metalurgii) a součastně při koksování se získává hnědouhelný dehet a z něho umělý benzín. Lignit hodně kouří a vydává relativně málo tepla.

pánve

Takto vzniklé černouhelné pánve se nazývají paralické. V nich se střídají uhelné sloje s písčitými a štěrkovými vrstvami a obsahují mořskou zvířenu. Ačkoli se uhlí vyskytuje i v jiných formacích, např. v křídě, přece nejvíce uhlí poskytuje karbon a třetihory. V útvarech starších než křída se vyskytuje pouze uhlí černé, v křídě uhlí černé i hnědé a v útvarech pokřídových pouze uhlí hnědé. Zvláštním druhem hnědého uhlí je lignit(xylit), na němž je vlivem slabého prouhelnění dosud patrna struktura dřeva. Kvalita uhlí jako paliva závisí především na obsahu uhlíku. Černé uhlí obsahuje 75% až 95% uhlíku, hnědé uhlí 60% až 75% uhlíku a lignit 40-60% uhlíku, 50%vody a zbytky dřeva (ostatní vlastnosti jsou shodné s vlastnostmi hnědého uhlí). Největší procento uhlíku (94%) a nejméně prchavých látek má antracit.

karbon

V době karbonu byla zemská kůra ve stavu ustavičného zdvihání a klesání. Během těchto geologických poruch se na rašelinu vrstvil písek a bahno. Vrstvy půdy a rašeliny potom zalilo moře, z něhož se po čase tyto vrstvy zase vynořily na zemský povrch. Vznikaly nové bažiny a vytvořila se nová vrstva rašeliny. Tento proces známý jako cyklická sedimentace se mnohokrát opakoval. Některé sloje jsou silné pouze několik milimetrů zatímco jiné mají tloušťku mnoha metrů. Uhlí mohlo vzniknout z vnitrozemských rašelinisek. Jsou to tedy nánosy sladkovodní, neboli limnické, které vznikaly podobně jako uhlí z rašelinisek v pobřežních zálivech a lagunách.

Z rostlinných látek

vznikala nejdříve rašelina, potom při pokračujících poklesech a překrytí pískem a jílem hnědé uhlí a z něho černé uhlí a antracit. Aby se rašelina přeměnila v uhlí, musí být stlačena. Z vrstvy silné 10 až 15 metrů se utvoří uhelná sloj o tloušťce přibližně jeden metr. Nejstarší černé uhlí a antracit vznikají pouze vlivem silného tektonického tlaku a vysoké teploty, což bývá v dobách orogenetických. Je to složitá směs látek, jejichž podstatnou služkou je vázaný uhlík a některé další vázané prvky (vodík, kyslík, dusík, síra aj.). Dostane-li se do hnijícího bahna náplavem nebo navátím příměs organických minerálních látek, vzniká hlinitý a vápnitý hnilokal neboli sapropel. Jeho fosilní druhy jsou bituminosní břidlice a bituminosní vápence. Popel, který zůstane po spálení uhlí, dokazuje, že jeho složkou jsou i nespalitelné minerální látky.

To znamená,

že uhlí vzniklo z tropických slatin starších geologických dob, rostoucích v bažinách. Ve slojích černého uhlí se zachovaly otisky stromových přesliček, plavuní a kapradin, v ložiskách hnědého uhlí otisky jehličnatých i listnatých stromů. Trouchnivěním, rašeliněním (za vzniku metanu - tzv. bahenního plynu) a pozvolným uhelnatěním rostlinných látek v močálech za nedokonalého přístupu vzduchu při vlhkém a teplém podnebí pozbývaly tyto látky vodík a kyslík, vytvářely uhlík, ztrácely rostlinnou strukturu a stávaly se tmavší. Jsou to tedy fosilní ložiska humusových hornin.

vznik Uhlí

Uhlí se většinou spotřebuje v blízkosti místa těžby, maximálně v okruhu 1 000 km, zato 9/10 produkce ropy se dopravuje na větší vzdálenosti než 1 000 km od naleziště. Ve světovém měřítku to znamená, že zhruba 2/3 z celkové světové výroby se spotřebují na místě a jenom asi 1/3 se dopravuje na větší vzdálenosti. Tuto třetinu tvoří v podstatě ropa a z části zemní plyn.Uhlí je hořlavá hornina vzniklá v průběhu desítek až stovek milionů let složitými procesy, které se v dřívějších dobách říkalo hořlavý kámen. Většina světových zásob uhlí se začala tvořit v období karbonu, geologické epoše, která začala před 360 milióny let a skončila před 286 milióny let.