نبذة تعريفية عن “الفحم” وكيفية تكوّنه

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الرابع

KFAS

الفحم كيفية تكوّن الفحم علوم الأرض والجيولوجيا

مادة طبيعية تشبه الصخر، لونها بني إلى أسود، مشتقة من مادة نباتية من النوع الذي ينمو في الغابات.

وتتجمع عادة في طبقات من الخث (Peat). ومع الدفن والعمليات الجيولوجية اللاحقة ينضغط الفحم ويصبح صلداً بالتدريج، ويتحول في النهاية إلى جرافيت أو إلى مادة شبيهة بالجرافيت.

وفي المصطلحات الأمريكية تحتوي رتب الفحم التي تضم هذه السلسلة من التفحمات على الفحم اللجنيتي (Lignitic Coal)، والمتمثل في الفحم البني واللجنيت، والفحم البيتوميني (Bituminous Coal)

 

بما في ذلك أيضاً الفحم تحت البيتومين (Subbituminous)، والفحم الانثراسيتي (انظر الشكل 1) (Anthracite Coal)، والذي يشمل شبه الانثراسيت (Semainthracite) والانثراسيت (Anthracite)، والميتا انثراسيت (Metaanthracite)

يعتبر الفحم مورداً هاماً للوقود وله أعلى نسبة إنتاج في العالم بين مناجم الخامات الأخرى، ويوجد الفحم على شكل رقائق قد تكون ظاهرة فوق سطح الأرض، ولكن غالباً ما تكون موجودة على أعماق كبيرة.

وقد وجد في كثير من المناجم أن طبقات الفحم يحدها من أسفل طبقات الطين والصلصال التي تحتوي على بقايا لجذور النباتات والأشجار التي تنمو في مناطق الغابات الاستوائية والمدارية عند مصبات الأنهار والمستنقعات.

 

وهناك عدة عوامل كفيلة بدفن أشجار هذه الغابات في المياه منها والرياح والسيول والزلازل والحركات الأرضية، حيث تتوالى عمليات الترسيب المستمرة لمواد الرمال والصلصال فوقها، وتتحول تدريجياً إلى رواسب فحمية.

ومن العوامل التي تساعد على تفحم هذه الرواسب حدوث الحركات الأرضية التي تؤدي إلى تكسير وتفتيت هذه الرواسب.

 

وكذلك تعرضها لظروف من الضغط العالي والحرارة المرتفعة. ويوجد الفحم بوفرة في بعض البلدان العربية كالجزائر والمغرب ومصر.

ومن أشهر هذه الرواسب تلك التي تكونت في العصر الكربوني أو الفحمي في أواخر الحقب الباليوزوي، وعادة ما يوجد الفحم على هيئة طبقات أفقية أو طبقات ذات انثناء محدب أو مقعر.

 

تكون الفحم: 

قد ينشأ الفحم من كسرات منعزلة من النبات، إلا أن غالبية الفحم يمثل تكربن النباتات الخشبية التي تتجمع في طبقات الخث وتتمثل هذه أساساً في نوعين:

رواسب أصلية تمثل تجمعات في مكان نمو النباتات، مثل تلك التي توجد في مستنقعات فرجينيا المسماة «مستنقعات ديسمال الكبرى(Great Dismal Swamp). 

ورواسب دخيلة تجمعت في مكان آخر غير ذلك المكان الذي نمت فيه عن طريق تأثير الانجراف بتيارات الممرات المائية والبحيرات أو البحار.

 

وعموماً فإن رواسب الفحم الأصلية تعلو صخور مقعدية (Seat rock) أو طيناً تحتياً– وتحتوي على آثار من جذور النباتات يسمى ستجماريا (Stigmaria) في حالة الفحم ذي العمر الباليوزوي.

والواقع أن النشاط البيوكيماوي يغير بدرجة كبيرة من طبيعة الخث سواء غير المغمور أم المغمور أم المدفون قليلاً.

ويحدث ذلك جزئياً بالأكسدة، وبصفة أساسية بتأثير البكتريا الهوائية والفطر التي يمكنها أن تعيش فقط عند توافر الأكسجين، وكذلك تأثير البكتيريا اللاهوائية عندما يكون الخث مغطى بالماء أو رسوبيات غير سميكة.

 

إن النيران التي تنشأ في الغابات لأي سبب يمكن أن تستهلك جزءاً من الخث من وقت لآخر، تاركة في بعض الأماكن بقايا من الفحم النباتي. 

والتي قد يحدث أن تتضمنها طبقة الفحم على هيئة فيوزان (Fusain) والمعروف لعمال المناجم باسم معدن الفحم النباتي، أو الفحم الأم (Mother coal). (انظر: عمليات ما بعد النشأة).

لقد اعترض كثير من علماء النبات على تفسير أصل الفيوزان كنتيجة لاشتعال الغابات، حيث أنهم يعتقدون أن وجود مكونات معينة قابلة للاشتعال في الفيوزان مثل الصموغ (Resins)، يدل على أن هناك أسباباً كيميائية تعمل تحت ظروف خاصة تتسبب في تكوين الفيوزان.

 

وحتى الآن لا يوجد تفسير مقبول تماماً يفسر أصل الفيوزان، فلقد تم اكتشافه في الفحم بجميع رتبه، مع اختلافات طفيفة نسبياً في التركيب.

وهناك أيضاً مادة انتقالية بين القلف (bark) أو الخشب المتكربن بصورة عادية وبين الفيوزان يسمى شبه الفيوزان، ونتيجة لمساميته فإن الفيوزان عادة ما يتمعدن ويتحول إلى مادة صلدة ثقيلة. 

في حين أن الفيوزان غير المتمعدن يكون يابساً وخفيفاً، ويوجد الفيوزان بأحجام مختلفة من حبيبات ذات أبعاد ميكروسكوبية إلى تجمعات في هيئة صفائح رقيقة مستمرة إلى حد كبير. أو عدسات يصل عرضها إلى عدة أقدام وسمكها عدة بوصات.

 

إن المادة التي تشكل الخث والذي يتحول في النهاية إلى فحم تتباين مع الاختلافات في المادة المصدرية، وفي ظروف التراكم، وفي عمليات ما بعد النشأة، وكذلك في طول الفترة الزمنية التي مرت قبل الدفن.

ويوضح الشكل رقم (2) المقاومة النسبية للمواد النباتية التي تمثل المادة الأساسية لتكوين الخث، للتحلل الميكروبي.

واستناداً إلى المكونات التي تشكل الخث، والتي تتجمع نوعاً ما لتكون أشرطة، فإنه يمكن التعرف على عدة أنواع أو ضروب من الفحم.

 

إن الفحم غير الشريطي (Unbanded) يكون مثلاً بالفحم الوقاد أو السابروبيلي (Sapropelic).

ويضم الشمع الشائع والشمع الطحلبي والشمع المستنقعي المخصص للأغراض المختلفة.

وكذلك التوربانيت. ويستخدم الميكروسكوب لتحديد وجود الطحالب في النوع الأخير، ويتميز الفحم الوقاد أيضاً ببريقه الشحمي ومكسره المحاري الكتلي ويكون الفحم الشريطي إما زاهياً أو باهتاً.

 

إن الفحم البيتوميني الشريطي ينشأ عن طريق عدسات رقيقة من خشب أو لحاء متكربن ذي بريق عالٍ يسمى فيترين (Vitrain). عندما يمكن تمييز سمكه بالنظر.

وتتداخل بين هذه الشرائط السوداء المتألقة طبقات من الفحم الذي يكون إلى حد ما محززاً زاهياً أو باهتاً، الزاهي يسمى كلارين (Clarain) والباهت يسمى ديورين (durain)، ويحتوي الكلارين على رقائق أو عدسات من شبيه الفترين الدقيق ميكروفترين (Microvitrain).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]