Jump to content

Угольный шар

Это хорошая статья. Нажмите здесь для получения дополнительной информации.

Угольный шар
Серовато-коричневый круглый предмет с ямками и горизонтальными линиями размером примерно с дыню.
Угольный шар
Состав
Перминерализованные растительные остатки

Угольный шар — это разновидность конкреции , форма которой варьируется от несовершенной сферы до плосколежащей плиты неправильной формы. Угольные шары образовались в каменноугольного периода болотах и ​​болотах , когда торф не мог превратиться в уголь из-за большого количества кальцита, окружающего торф; вместо этого из-за кальцита он превратился в камень . Таким образом, несмотря на то, что на самом деле угольный шар не сделан из угля , он обязан своим названием своему схожему происхождению, а также схожей форме с настоящим углем.

Угольные шарики часто хранят замечательные свидетельства микроскопической структуры тканей каменноугольных болот и болотных растений, которые в противном случае были бы полностью уничтожены. Уникальная сохранность растений каменноугольного периода делает их ценными для ученых, которые разрезают и очищают угольные шарики для исследования геологического прошлого.

В 1855 году два английских учёных, Джозеф Далтон Хукер и Эдвард Уильям Бинни , сделали первое научное описание угольных шаров в Англии, а первоначальные исследования угольных шаров были проведены в Европе. Североамериканские угольные шары были обнаружены и идентифицированы в 1922 году. С тех пор угольные шары были обнаружены и в других странах, что привело к открытию сотен видов и родов .

Угольные шарики можно найти в угольных пластах Северной Америки и Евразии . Североамериканские угольные шары более распространены как в стратиграфическом , так и в геологическом отношении, чем в Европе. Самые старые известные угольные шары относятся к намюрскому этапу каменноугольного периода; они были найдены в Германии и на территории бывшей Чехословакии.

Введение в научный мир и формирование

[ редактировать ]
Портрет сэра Джозефа Далтона Хукера
Сэр Джозеф Далтон Хукер, который вместе с Эдвардом Уильямом Бинни первым сообщил об угольных шарах.

Первое научное описание угольных шариков было сделано в 1855 году сэром Джозефом Далтоном Хукером и Эдвардом Уильямом Бинни , которые сообщили о примерах угольных пластов Йоркшира и Ланкашира , Англия. Европейские ученые провели большую часть ранних исследований. [1] [2]

Угольные шарики в Северной Америке впервые были найдены в штата Айова в 1894 году. угольных пластах [3] [4] хотя связь с европейскими угольными шарами не была установлена ​​до Адольфа Карла Ноэ (чей угольный шар был найден Гилбертом Кэди [3] [5] [6] ) провел параллель в 1922 году. [2] Работа Ноэ возобновила интерес к угольным шарикам, и к 1930-м годам палеоботаники из Европы привлекли их в бассейн Иллинойса на их поиски. [7]

Существуют две теории – автохтонная ( in situ ) теория и аллохтонная (дрейфовая) теория – которые пытаются объяснить образование угольных шаров, хотя эта тема в основном является спекуляцией. [8]

Сторонники теории in situ полагают, что вблизи его нынешнего местоположения органическое вещество скопилось вблизи торфяника и вскоре после захоронения подверглось перминерализации – минералы просачивались в органическое вещество и образовывали внутренний слепок. [9] [10] Вода с высоким содержанием растворенных минералов была захоронена вместе с растительным материалом в торфянике. По мере кристаллизации растворенных ионов минеральное вещество выпадало в осадок. Это привело к тому, что конкременты, содержащие растительный материал, сформировались и сохранились в виде округлых комков камня. Таким образом, углефикация была предотвращена, а торф сохранился и в конечном итоге превратился в угольный шар. [11] Большинство угольных шаров обнаружено в пластах битуминозных и антрацитовых углей. [12] в местах, где торф не был достаточно спрессован для превращения материала в уголь. [11]

Мари Стоупс и Дэвид Уотсон проанализировали образцы угольных шариков и пришли к выводу, что угольные шарики образовались на месте . Они подчеркивали важность взаимодействия с морской водой, считая, что это необходимо для образования угольных шаров. [13] Некоторые сторонники теории in situ полагают, что открытие Стоупсом и Уотсоном стебля растения , проходящего через несколько угольных шаров, показывает, что угольные шары образовались in situ , заявляя, что теория дрейфа не может объяснить наблюдения Стоупса и Уотсона. Они также ссылаются на хрупкие куски органического материала, выступающие за пределы некоторых угольных шаров, утверждая, что, если бы теория дрейфа была верна, выступы были бы уничтожены. [14] а некоторые большие угольные шары настолько велики, что их вообще невозможно было транспортировать. [15]

Теория дрейфа утверждает, что органический материал не сформировался в его нынешнем месте или вблизи него. Скорее, он утверждает, что материал, который впоследствии превратился в угольный шар, был перенесен из другого места посредством наводнения или шторма. [16] Некоторые сторонники теории дрейфа, такие как Сергиус Мамай и Эллис Йохельсон , считали, что присутствие морских животных в угольных шарах доказывает, что материал переносился из морской среды в неморскую. [17] Эдвард К. Джеффри, заявив, что теория in situ «не имеет убедительных доказательств», считал, что образование угольных шаров из транспортируемого материала было вероятным, потому что угольные шары часто включали материал, образовавшийся в результате транспорта и осаждения в открытой воде. [18]

Содержание

[ редактировать ]
Пластинчатые образования относительно крупнее окружающих структур, напоминающих маленькие пузыри.
Кальцит (в центре) и доломит (вверху и внизу) — распространенные материалы, встречающиеся в угольных шарах.

Угольные шарики сделаны не из угля; [19] [20] они негорючие и бесполезны в качестве топлива. Угольные шарики представляют собой перминерализованные формы жизни, богатые кальцием. [21] содержат преимущественно кальция и магния карбонаты , пирит и кварц . [22] [23] Другие минералы, в том числе гипс , иллит , каолинит и лепидокрокит, также присутствуют в угольных шарах, хотя и в меньших количествах. [24] Хотя угольные шарики обычно размером с мужской кулак, [25] их размеры сильно различаются: от грецкого ореха до 3 футов (1 м) в диаметре. [26] Были найдены угольные шарики размером меньше напёрстка . [20]

Угольные шары обычно содержат доломиты , арагониты и массы органического вещества на различных стадиях разложения . [11] Хукер и Бинни проанализировали угольный шар и обнаружили «отсутствие хвойной древесины… и листьев папоротника» и отметили, что обнаруженные растительные вещества «выглядят [редактированы] как [расположенные] так же, как они упали с растений, которые произвели их". [27] Угольные шарики обычно не сохраняют листья растений. [28]

В 1962 году Сергиус Мамай и Эллис Йохельсон проанализировали угольные шары Северной Америки. [29] Открытие ими морских организмов привело к классификации угольных шаров на три типа: нормальные (иногда называемые цветочными), содержащие только растительные вещества; фаунистический, содержащий окаменелости только животных; и смешанные, содержащие как растительный, так и животный материал. [30] Смешанные угольные шары далее разделяются на неоднородные, где растительный и животный материал четко разделен; и однородный, лишенный этого разделения. [31]

Сохранение

[ редактировать ]

Качество сохранности угольных шаров варьируется от отсутствия сохранности до возможности анализа клеточных структур. [10] Некоторые угольные шарики содержат сохранившиеся корневые волоски. [32] пыльца, [33] и споры, [33] и описываются как «более или менее прекрасно сохранившиеся», [34] содержащий «не то, что раньше было растением», а, скорее, само растение. [35] Другие были признаны «бесполезными с ботанической точки зрения». [36] органическое вещество ухудшилось, прежде чем превратиться в угольный шар. [37] Угольные шарики с хорошо сохранившимся содержимым пригодятся палеоботаникам. [38] Их использовали для анализа географического распространения растительности: например, для доказательства того, что украинские и оклахомские растения тропического пояса когда-то были одним и тем же. [39] Исследования угольных шаров также привели к открытию более 130 родов и 350 видов . [1]

Три основных фактора определяют качество сохранившегося материала в угольном шаре: минеральные компоненты, скорость процесса захоронения и степень сжатия перед перминерализацией. [40] Как правило, угольные шарики, образовавшиеся в результате быстрого захоронения с небольшим разложением и давлением, лучше сохраняются, хотя остатки растений в большинстве угольных шаров почти всегда демонстрируют различные признаки разложения и разрушения. [11] Угольные шарики, содержащие большое количество сульфида железа, имеют гораздо меньшую сохранность, чем угольные шарики, перминерализованные карбонатом магния или кальция. [11] [41] [42] из-за чего сульфид железа получил титул «главного проклятия охотника за угольными шарами». [32]

Распределение

[ редактировать ]
Угольный шар из южного Иллинойса

Угольные шарики впервые были найдены в Англии. [43] а позже и в других частях света, включая Австралию, [16] [44] Бельгия, Нидерланды, бывшая Чехословакия , Германия, Украина, [45] Китай, [46] и Испания. [47] Встречались они также в Северной Америке, где географически широко распространены по сравнению с Европой; [1] В США угольные шары были найдены от Канзаса до бассейна Иллинойса и региона Аппалачей . [33] [48]

Самые старые угольные шары относятся к началу намюрского этапа (от 326 до 313 млн лет назад) и были обнаружены в Германии и бывшей Чехословакии. [1] но их возраст обычно колеблется от перми (299–251 млн лет назад) до верхнего карбона . [49] Возраст некоторых угольных шаров из США варьируется от позднего конца Вестфалии ( примерно от 313 до 304 млн лет назад) до позднего Стефана (примерно от 304 до 299 млн лет назад). Европейские угольные шары обычно относятся к началу Вестфальского яруса. [1]

В угольных пластах угольные шары полностью окружены углем. [50] Они часто встречаются хаотично разбросанными по пласту изолированными группами. [38] обычно в верхней половине шва. Их появление в угольных пластах может быть как крайне спорадическим, так и регулярным; было обнаружено, что многие угольные пласты не содержат угольных шаров, [19] [42] в то время как в других было обнаружено так много угольных шаров, что шахтеры полностью избегали этого района. [48]

Аналитические методы

[ редактировать ]
Ряд тонких паутинных листов, сильно перекрывающих друг друга в одних местах, в других - меньше. Часть угольного шара напоминает битое стекло. Видна толстая темная линия.
Тонкий срез стебля растения с изображением кристаллов кальцита.

Получение тонких срезов было ранней процедурой, использовавшейся для анализа окаменелого материала, содержащегося в угольных шарах. [51] Для этого требовалось разрезать угольный шар алмазной пилой , затем сгладить и отполировать тонкий срез абразивом. [52] Его приклеивали к предметному стеклу и помещали под петрографический микроскоп для изучения. [53] Хотя этот процесс можно было выполнить с помощью машины, большое количество времени и низкое качество образцов, полученных методом тонкого разделения, уступили место более удобному методу. [54] [55]

В 1928 году техника тонкого среза была заменена ныне распространенной техникой жидкого пилинга. [8] [51] [54] В этой технике [56] [57] [58] корки получают путем разрезания поверхности угольного шара алмазной пилой, шлифовки поверхности среза на стеклянной пластинке с карбидом кремния до гладкости и травления среза и поверхности соляной кислотой . [55] Кислота растворяет минеральные вещества из угольного шара, оставляя выступающий слой растительных клеток. После нанесения ацетона кусочек ацетата целлюлозы на угольный шарик помещают . При этом клетки, сохранившиеся в угольном шарике, внедряются в ацетат целлюлозы. После высыхания ацетат целлюлозы можно удалить с угольного шарика бритвой, а полученную кожуру окрасить красителем низкой кислотности и наблюдать под микроскопом . С помощью этого метода из 2 миллиметров (0,079 дюйма) угольного шара можно извлечь до 50 кожуры. [55]

Однако кожура со временем портится, если она содержит сульфид железа ( пирит или марказит ). Шайа Читали решил эту проблему, пересмотрев технику жидкого пилинга, чтобы отделить органический материал, сохраненный угольным шариком, от неорганических минералов, включая сульфид железа. Это позволяет кожуре дольше сохранять свои качества. [59] Доработки Читали начинаются после шлифовки поверхности угольного шара до гладкой поверхности. Ее процесс по существу включает в себя нагревание и последующее многократное нанесение растворов парафина в ксилоле на угольный шар. При каждом последующем нанесении концентрация парафина в ксилоле увеличивается, что позволяет воску полностью пропитать угольный шарик. азотную кислоту , а затем ацетон . На угольный шарик наносят [60] После этого процесс снова переходит в технику жидкого пилинга.

Порошковая рентгеновская дифракция также использовалась для анализа угольных шаров. [61] Рентгеновские лучи заданной длины волны пропускаются через образец для изучения его структуры. Это раскрывает информацию о кристаллографической структуре, химическом составе и физических свойствах исследуемого материала. рентгеновской Рассеянную интенсивность картины наблюдают и анализируют, при этом измерения состоят из угла падения и рассеяния, поляризации, длины волны или энергии. [62]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и Скотт и Рекс 1985 , с. 124.
  2. ^ Jump up to: а б Ной 1923а , с. 385.
  3. ^ Jump up to: а б Дарра и Лайонс 1995 , с. 176.
  4. ^ Эндрюс 1946 , с. 334.
  5. ^ Лейтон и Пепперс 2011 .
  6. ^ «Мемориал Гилберту Хейвену Кэди» (PDF) . Геологическое общество Америки . Геологическое общество Америки . Проверено 23 апреля 2024 г.
  7. ^ Филлипс, Пфефферкорн и Пепперс 1973 , стр. 24.
  8. ^ Jump up to: а б Филлипс, Авчин и Берггрен 1976 , с. 17.
  9. ^ Хукер и Бинни 1855 , с. 149.
  10. ^ Jump up to: а б Перкинс 1976 , с. 1.
  11. ^ Jump up to: а б с д и Филлипс, Авчин и Берггрен 1976 , с. 6.
  12. ^ Кливлендский музей естественной истории .
  13. ^ Стоупс и Уотсон 1909 , с. 212.
  14. ^ Фелисиано 1924 , с. 233.
  15. ^ Эндрюс 1951 , с. 434.
  16. ^ Jump up to: а б Киндл 1934 , с. 757.
  17. ^ Дарра и Лайонс 1995 , с. 317.
  18. ^ Джеффри 1917 , с. 211.
  19. ^ Jump up to: а б Эндрюс 1951 , с. 432.
  20. ^ Jump up to: а б Эндрюс 1946 , с. 327.
  21. ^ Скотт и Рекс 1985 , с. 123.
  22. ^ Ломакс 1903 , с. 811.
  23. ^ Габель и Дайч 1986 , с. 99.
  24. ^ Демарис 2000 , с. 224
  25. ^ Evening Independent 1923 , с. 13.
  26. ^ Фелисиано 1924 , с. 230.
  27. ^ Хукер и Бинни 1855 , с. 150.
  28. ^ Эванс и Амос 1961 , с. 452.
  29. ^ Скотт и Рекс 1985 , с. 126.
  30. ^ Лайонс и др. 1984 , с. 228.
  31. ^ Мамай и Йохельсон 1962 , с. 196.
  32. ^ Jump up to: а б Эндрюс 1946 , с. 330.
  33. ^ Jump up to: а б с Филлипс, Авчин и Берггрен 1976 , с. 7.
  34. ^ Сьюард 1898 , с. 86.
  35. ^ Филлипс .
  36. ^ Бакстер 1951 , с. 528.
  37. ^ Эндрюс 1951 , с. 437.
  38. ^ Jump up to: а б Нельсон 1983 , с. 41.
  39. ^ Phillips & Peppers 1984 , с. 206.
  40. ^ Эндрюс 1946 , стр. 329–330.
  41. ^ Ной 1923b , с. 344.
  42. ^ Jump up to: а б Мамай и Йохельсон 1962 , с. 195.
  43. ^ Хукер и Бинни 1855 , с. 1.
  44. ^ Фелисиано 1924 , с. 231.
  45. ^ Галтье 1997 , с. 54.
  46. ^ Скотт и Рекс 1985 , стр. 124–125.
  47. ^ Галтье 1997 , с. 59.
  48. ^ Jump up to: а б Эндрюс 1951 , с. 433.
  49. ^ Джонс и Роу 1999 , с. 206.
  50. ^ Стоупс и Уотсон 1909 , с. 173.
  51. ^ Jump up to: а б Филлипс, Пфефферкорн и Пепперс 1973 , с. 26.
  52. ^ Дарра и Лайонс 1995 , с. 177.
  53. ^ Бакстер 1951 , с. 531.
  54. ^ Jump up to: а б Скотт и Рекс 1985 , с. 125.
  55. ^ Jump up to: а б с Сьюард 2010 , с. 48.
  56. ^ Габель и Дайч 1986 , стр. 99, 101.
  57. ^ Эндрюс 1946 , стр. 327–328.
  58. ^ Смитсоновский институт 2007 .
  59. ^ Джонс и Роу 1999 , с. 89–90.
  60. ^ Chitaley 1985 , p. 302–303.
  61. ^ Демарис 2000 , с. 221
  62. ^ Университет Санта-Барбары, Калифорния, 2011 г.

Библиография

[ редактировать ]

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 06111dfe9bf869a0ca3117d6ac3746df__1713836280
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/06/df/06111dfe9bf869a0ca3117d6ac3746df.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Coal ball - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)