Уголь был первым из используемых человеком видов ископаемого топлива. Он позволил совершить промышленную революцию, которая в свою очередь способствовала развитию угольной промышленности, обеспечив ее более совершенной технологией. В 1960 г. уголь давал около половины мирового производства энергии; к 1970 г. его доля упала до одной трети, уступив место нефти и газу. Однако сейчас делаются попытки изменить эту тенденцию на обратную. Мировые запасы ископаемого угля оцениваются более чем в 8 триллионов тонн, чего с избытком должно хватить на XXI столетие.

Что такое каменный уголь?

Уголь, подобно нефти и газу, представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под воздействием биологических и геологических процессов; но если нефть и газ состоят главным образом из материала животного происхождения, то уголь слагается растительными остатками. Все виды ископаемого топлива являются частью геохимического цикла углерода, лежащего в основе жизни на нашей планете. В них предположительно заключено примерно в 50 раз больше углерода, чем его содержит вся живая материя Земли.
Каменный уголь – это осадочная порода, состоящая из углерода, воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания; в зависимости от этого они делятся на бурый уголь, каменный уголь и антрацит. Бурый уголь, или лигнит, содержит много воды (43%) и потому имеет более низкую теплоту сгорания, чем каменный, или битуминозный, уголь, содержащий только 3% воды, а антрацит почти целиком (на 96%) состоит из углерода и почти не содержит воды и газов. Антрацит имеет более высокую теплоту сгорания, но труднее воспламеняется, чем каменный уголь, содержащий больше летучих веществ (32%). Минеральные примеси, присутствующие в угле, представлены в основном глинистыми минералами, хлоридами и сульфидами. Последние при сгорании угля образуют сернистый газ, который загрязняет атмосферу.
Для образования угля необходимо обильное накопление растительной массы. Такие условия сложились в каменноугольном (карбоновом) периоде истории Земли (примерно 350-285 млн. лет назад), когда низменные территории были покрыты обширными болотистыми лесами. Большинство промышленных месторождений ископаемого угля относится к этому периоду, хотя существуют и более молодые месторождения – юрские, меловые, палеогеновые.

Как образуется ископаемый уголь

Уголь образуется в условиях, когда гниющий растительный материал накапливается быстрее, чем происходит его бактериальное разложение. Идеальная обстановка для этого создается в болотах, где стоячая вода, обедненная кислородом, препятствует жизнедеятельности бактерий и тем самым предохраняет растительную массу от полного разрушения. На определенной стадии процесса выделяемые в ходе его кислоты предотвращают дальнейшую деятельность бактерий. Так возникает торф – исходный продукт для образования угля. Если затем происходит его захоронение под другими наносами, то торф испытывает сжатие и, теряя воду и газы, преобразуется в уголь. Под давлением толщи осадков мощностью в 1 км из 20-метрового слоя торфа получается пласт бурого угля толщиной 4 м. Если глубина погребения растительного материала достигает 3 км, то такой же слой торфа превратится в пласт каменного угля мощностью 2 м. На большей глубине – порядка 6 км – и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становится пластом антрацита толщиной 1,5 м. Твердость антрацита столь велика, что его относят к метаморфическим породам.
Геология ископаемого угля проще, нежели геология нефти и газа: в отличие от них уголь не может перемещаться под землей из одного места в другое или же просачиваться к поверхности. Поэтому оценки запасов угля более надежны, чем оценки запасов нефти и газа. Ископаемый уголь залегает в виде пластов мощностью от нескольких сантиметров до сотен метров. В типичном случае пласты угля переслаиваются с глинистыми сланцами или аргиллитами, песчаниками, глинами, известняками как морского, так и континентального происхождения. Это явление известно как ритмичное осадконакопление; оно служит для геологов указанием на вероятность отложения угля в дельтовых областях. Многие из главных угленосных свит сформировались в условиях дельт, например угленосные толщи Пенсильванского бассейна в США и угленосные отложения карбонового возраста в Великобритании.

Перспективы

Хотя мировые запасы угля более чем достаточны для удовлетворения наших нужд в ближайшем будущем, лишь около половины их пригодно для использования. Остальной уголь либо подлежит сохранению в целиках, чтобы предотвратить обрушение соседних шахт, либо столь труднодоступен, что его добыча экономически нерентабельна. Согласно приблизительным оценкам, Советский Союз располагает крупнейшими в мире запасами угля. На втором месте США. Из развивающихся стран богаче других Индия -1 % мировых запасов; однако и в Индии, и на Африканском материке громадные площади еще не подверглись систематическим геологическим исследованиям. Крупные месторождения угля известны в Антарктиде и Гренландии, однако для их освоения необходимо дальнейшее усовершенствование горной техники, а также повышение промышленной ценности угля, что сделало бы целесообразной их разработку.