Akademia Górniczo - Hutnicza

Im. S. Staszica w Krakowie

Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu

Praca kontrolna nr 3

z „Geologii regionalnej i złóż surowców stałych”

TEMAT: Opis wybranego surowca mineralnego -

węgiel kamienny DZW.

Wykonał:

....................

Węgiel jest jednym z najbardziej niezwykłych minerałów występujących na kuli

ziemskiej. Po pierwsze jest skałą pochodzenia organicznego, czyli powstałą ze

szczątków organizmów żywych. Po drugie, w przeciwieństwie do innych skał

pali się, wydzielając dużo ciepła.

Węgiel, który był podstawowym paliwem w czasie rewolucji przemysłowej,

przyczynił się do rozwoju wielu gałęzi przemysłu. W skład węgla kamiennego

wchodzi węgiel pierwiastkowy, który nadaje mu czarne zabarwienie, oraz

łatwopalne gazy, czyli wodór, azot oraz tlen.

Powstanie:

Większość złóż węgla kamiennego formowała się od 360 do 28 mln lat temu.

Węgiel powstał na bagnistych obszarach, które w tamtych czasach porastały

wilgotne lasy tropikalne. Szczątki obumarłych roślin opadły na dno bagnistych

jeziorzysk lub lagun, gdzie z powodu małej ilości tlenu i odpowiednich bakterii

rozkładały się bardzo powoli. W pierwszej fazie rozkładu gnijące rośliny

zmieniły się w torf. Procesowi temu towarzyszyło wydzielanie metanu (stąd

duże jego ilości znajdują się przy pokładach węgla kamiennego).Torf nie jest w

stanie samoistnie przekształcić się w węgiel. Jego pokłady musza najpierw

zostać poddane odpowiedniemu ciśnieniu. Pierwsze zgniatanie złóż torfu

odbywa się pod ciężarem wciąż narastającej ilości obumarłych roślin. Z

warstwy torfu o grubości od 10 do 15 m może powstać jednometrowa warstwa

węgla. Po zapełnieniu bagna przez substancję roślinną, na złoża torfu osadzały

się warstwy piasku i mułu. Następnie teren obniżał się, a wody morskie lub

jeziorne ponownie go zalewały, dzięki czemu dochodziło do kolejnego etapu

akumulacji roślinnej. Cykl ten powtarzał się wielokrotnie, dlatego mówimy, że

węgiel kamienny powstał w procesie sedymentacji cyklicznej. Doprowadziła

ona do powstania licznych, oddzielonych od siebie innymi skałami osadowymi,

pokładów węgla. Ich grubość różni się znacznie i wynosi od kilku mm do kilku

metrów.

Skład:

Węgiel kamienny to jeden z węgli kopalnych zawierający 78-92% pierwiastka

węgla - co daje mu czarny kolor - oraz gazów: wodoru, tlenu, azotu. Jest on

zwarty i kruchy, a przy spalaniu daje długi, błyszczący płomień. Węgiel

kamienny należy do węgli humusowych, niejednorodnych w swej strukturze,

stanowiących mieszaninę kilku odmian petrograficznych (różniących się

twardością i połyskiem), tworzących pojedyncze pasma. Należą do nich:

1. fuzyn - węgiel włóknisty,

2. duryn - węgiel matowy,

3. klaryn - węgiel pół błyszczący,

4. witryn - węgiel błyszczący.

Ze względu na zastosowanie rozróżnia się kilka typów technologicznych węgla

kamiennego, określanych poprzez takie właściwości jak:

- spiekalność

- zawartość składników lotnych

- ciśnienie rozprężania

- ciepło spalania

Typy węgla kamiennego:

Typ	Charakterystyka	Główne zastosowanie
Węgiel płomienny	duża zawartość części lotnych, brak lub słaba zdolność spiekania, długi, silnie świecący płomień	piece przemysłowe i domowe, generatory
Węgiel gazowo-płomienny	duża zawartość części lotnych, średnia zdolność spiekania	piece przemysłowe i domowe, wytlewanie, uwodornianie
Węgiel gazowy	duża wydajność gazu i smoły, znaczna spiekalność	gazownictwo, koksownictwo, wytlewanie
Węgiel gazowo-koksowy	duża wydajność gazu i smoły, dobra spiekalność, średnie ciśnienie rozprężania	gazownictwo, koksownictwo
Węgiel ortokoksowy	typowy węgiel koksowy, średnia zawartość części lotnych, dobra spiekalność, wysokie ciśnienie rozprężania	produkcja koksu metalurgicznego
Węgiel metakoksowy	dobra spiekalność, duże ciśnienie rozprężania	produkcja koksu odlewniczego
Węgiel semikoksowy	mała zawartość części lotnych, słaba spiekalność, średnie ciśnienie rozprężania	w koksownictwie jako dodatek schładzający wsad węglowy
Węgiel chudy	mała zawartość części lotnych, brak lub słaba spiekalność, krótki płomień	piece przemysłowe i domowe, generatory
Węgiel antracytowy	mała zawartość części lotnych, brak zdolności spiekania	paliwo specjalne
Antracyt	bardzo mała zawartość części lotnych, brak zdolności spiekania	paliwo specjalne

 

Związki węgla:

Tlenek węgla, CO, jest powszechnie znany jako trujący gaz powstający w

wyniku niecałkowitego spalania węgla lub paliw węglowodorowych, np. gazu

ziemnego i benzyny.

Tlenek węgla można otrzymać w laboratorium w wyniku reakcji między

kwasem mrówkowym a stężonym kwasem siarkowym. Jej produkty to tlenek

węgla i rozcieńczony kwas siarkowy:

HCOOH + H₂SO₄ ---> CO + H₂SO₄*H₂O

Czterochlorek węgla (tetrachlorometan, (CCl₄), popularny środek do prania na

sucho , otrzymuje się na skalę przemysłową w wyniku reakcji między

dwusiarczkiem węgla a chlorem:

CS₂ + 3Cl₂ ---> CCl₄ + S₂Cl₂

Dichlorodifluorometan, CCl₂F₂, znany jako freon-12, to bardzo popularny

czynnik chłodniczy. Na skalę przemysłową otrzymuje się go w wyniku reakcji

trichlorofluorometanu (CCl₃F), czyli freonu-11, z fluorowodorem (HF):

CCl₃F + HF ---> CCl₂F₂ + HCl

Dwutlenek węgla (CO₂), bezbarwny gaz, pozbawiony zapachu, niepalny,

cięższy od powietrza, dobrze rozpuszczalny w wodzie. Łatwo ulega

skropleniu. W temperaturze -78,5°C sublimuje. W przyrodzie występuje

w stanie wolnym lub związanym. W laboratorium otrzymywany w reakcji

kwasu solnego z marmurem. W przemyśle, źródłami CO₂ są: wypalanie

wapieni, spalanie koksu w powietrzu, procesy fermentacyjne.

Dwutlenek węgla jest wykorzystywany do produkcji sody amoniakalnej,

wody sodowej, suchego lodu. Stężenie w powietrzu atmosferycznym - ok.

0,03%, w powietrzu wydechowym - ok. 4-5%, w powietrzu

pęcherzykowym - 5-6%. Dwutlenek węgla jest czynnikiem regulującym

oddychanie przez działanie pobudzające ośrodek oddechowy.

Niedobór dwutlenku węgla we krwi (hipokapnia, hipokarbia) powoduje

spłycenie oddychania, a nawet chwilowy bezdech. Nadmiar tego gazu

(hiperkapnia, hiperkarbia) wywołuje pogłębienie i przyspieszenie

oddychania, a następnie porażenie ośrodka oddechowego, utratę

przytomności i bezdech.

Stłumienie czynności ośrodka oddechowego, np. przez narkotyki, środki

nasenne, wywołuje spłycenie i zwolnienie oddychania, doprowadza do

zalegania (retencja) dwutlenku węgla w ustroju (hiperkapnia, hiperkarbia)

i kwasicy oddechowej. Typowymi cechami klinicznymi tego stanu są:

przyspieszenie tętna, wzrost ciśnienia tętniczego krwi, zaczerwienienie

skóry i pocenie się.

Prawidłowa prężność dwutlenku węgla we krwi tętniczej wynosi 5,3 kPa (40

mm Hg). Wzrost prężności powyżej 60 mm Hg wymaga, w celu usunięcia

nadmiaru dwutlenku węgla, sztucznego zwiększenia wentylacji płuc przez

zastosowanie oddechu wspomaganego lub kontrolowanego (hiperkapnia,

hipokapnia, depresja oddechowa).

Przetwarzanie:

Jedna z głównych metod przetwarzania węgla jest pirogenizacja - prażenie

wydobytego węgla bez dostępu powietrza. W procesie tym z węgla uchodzą

szkodliwe metale, lekkie oleje, związki amoniaku i woda. Powstały koks jest

wspaniałym materiałem energetycznym. Wykorzystuje się także produkty

uboczne pirogenizacji - smołę węglową i gaz koksowniczy.

Wykorzystywanie:

Węgiel jest niezastąpiony głównie w przemyśle energetycznym oraz starych,

ogrzewanych nim gospodarstwach. Nim zaczęto wydobywać gaz ziemny,

otrzymywano go właśnie z węgla. Przemysłowi chemicznemu również oddaje

nieocenione usługi, służąc do produkcji kosmetyków i pestycydów.

Wykorzystywane są też produkty przetwarzania węgla - ze smoły węglowej

wytwarza się materiały wybuchowe, rozpuszczalniki, leki, aromaty do ciast,

tłuszcze i środki pielęgnacyjne. Wykorzystuje się również odzyskany z węgla

amoniak.

Węgiel kamienny zajmuje dominującą pozycję wśród udokumentowanych w

Polsce zasobów nośników energetycznych. Jest on obecnie i pozostanie w

najbliższych latach podstawowym nośnikiem energii oraz cennym surowcem dla

przemysłu chemicznego, koksownictwa i gazownictwa.

Wydobycie węgla kamiennego na świecie w latach 1800 - 1990 w mln ton

1800	1850	1870	1900	1920	1950	1970	1990
21	55	200	700	1170	1436	2134	3565

Wydobycie węgla kamiennego w 1989r.

Kraje		mln ton	Udział w produkcji
			światowej w %
Świat		3546	100
Chiny		946	26,7
Stany Zjednoczone		806	22,7
ZSRR		502	14,2
Indie		188	5,3
Polska		178	5
RPA		175	4,9
Australia		148	4,2
Wielka Brytania		104	2,9
RFN		77	2,2
Kanada		42	1,2
Koreańska R.L.-D.		40	1,1
Czechosłowacja		25	0,7
Korea Pd.		19	0,5

Występowanie w Polsce i na Świecie:

Największe złoża:

- Rosja (Zagłębia: Peczorskie, Kuźnieckie, Tunguskie, Leńskie),

- Ukraina (Zagłębie Donieckie),

- Wielka Brytania (Zagłębia: Yorkshire, Durham, Derbyshire),

- Niemcy (Zagłębia Ruhry i Saary),

- USA,

- Kanada,

- Chiny,

- Australia,

- Indie

- RPA.

Wydobywany jest obecnie w 58 krajach.

W Polsce najbardziej zasobne złoża występują w utworach karbonu na:

- Górnym Śląsku (Górnośląskie Zagłębie Węglowe)

- Lubelszczyźnie (Lubelskie Zagłębie Węglowe),

- Dolnym Śląsku (okolice Wałbrzycha i Nowej Rudy).

Są to węgle, powstałe z przeobrażenia w procesie diagenezy i

metamorfizmu torfu wieku karbońskiego, głównie pod wpływem działania

znacznego ciśnienia i wysokiej temperatury. W analogicznych warunkach

tektonicznych obserwuje się wyraźny wzrost uwęglenia od pokładów wyższych

do niższych. Na stopień uwęglenia ma także wpływ zaangażowanie tektoniczne

oraz działalność wulkaniczna. Z procesem uwęglenia wiąże się również

powstawanie metanu. Jego zasoby w polskich pokładach węgla kamiennego

szacuje się na od 400 mld do 1,5 bln m³. Tak duży rozrzut szacunków wiąże się

z ciągle jeszcze niedostatecznym rozpoznaniem tego gazu w złożach węgla.

Z punktu widzenia technologii użytkowania stosowany jest w Polsce podział

węgla kamiennego na typy w oparciu o Polską Normę. Podział ten pozwala na

ocenę przydatności poszczególnych gatunków węgla kamiennego do określonej

technologii użytkowania. Podstawowym wyróżnikiem typu węgla kamiennego,

wchodzącym do oznaczenia węgla, jest liczba dwucyfrowa (np.31), w której

pierwsza cyfra wyraża rodzaj paliwa, druga zaś wskazuje stopień uwęglenia,

uzależniony od zawartości części lotnych, zdolności spiekania, ciepła spalania

itp. I tak, do celów energetycznych nadają się węgle typu 31, 32, 22 (płomienny,

gazowo-płomienny, gazowy), 37, 38 (semikoksowy, chudy), 41 i 42

(antracytowy, antracyt). Pozostałe węgle stosuje się w przeróbce chemicznej:

34, 35, 36 (gazowo-koksowy, ortokoksowy, metakoksowy) i 43 (metaantracyt).

Dolnośląskie Zagłębie Węglowe (DZW) - tradycja eksploatacji węgla

kamiennego sięga XV wieku. W granicach państwa polskiego znajduje się tylko

część zagłębia, o powierzchni około 529 km², ciągnąca się łukiem od Kamiennej

Góry, przez Wałbrzych, w stronę Nowej Rudy. W należącej do Polski części

zagłębia, górnicze znaczenie mają tylko dwa obszary (okręgi): wałbrzyski,

zajmujący część północna oraz noworudzki obejmujący część południowo-

wschodnia. Dolnośląskie Zagłębie Węglowe ma kształt niecki o brzegach

zapadających pod dużym kątem w kierunku jej osi. W okręgu wałbrzyskim

warstwy produktywne (z węglem) są ukształtowane w postaci dwóch niecek,

otwartych ku południowi i oddzielonych od siebie masywem porfirowym.

Obserwuje się tu występowanie licznych uskoków, charakteryzujących się

stosunkowo dużymi zrzutami. Okręg noworudzki wykształcony jest w formie

dwóch stref obniżeń, oddzielonych od siebie masywem zbudowanym z gabra i

diabazów oraz uskokiem. W obu okręgach występują ponadto wśród serii

produktywnej liczne intruzje, głównie porfirowe.

Podobnie jak w przypadku Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, ma tu miejsce

znaczna miąższość formacji produktywnej, świadcząca o charakterze

geosynklinalnym zagłębia, a więc podobnym charakterze sedymentacji. Budowa

geologiczna i tektoniczna zagłębia jest jednak dużo bardziej skomplikowana z

uwagi na działalność wulkaniczna i plutoniczna, która zaznaczyła się w obrębie

Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego dużo silniej. Szczególnie trudne warunki

eksploatacji wynikają z występowania w serii złożowej intruzji porfirowych,

diabazów i gabra, ze zmiennego wykształcenia i zalegania pokładów węgla

wśród mułowców, piaskowców i zlepieńców (zmienne grubości i zaniki

pokładów, niejednolite stropy, spągi najczęściej o małej wytrzymałości), z

zagrożeń naturalnych związanych z wyrzutami gazów i ze znacznej zawartości

metanu.

W Dolnośląskim Zagłębiu Węglowym pokłady węgla kamiennego osiągają

miąższość przeważnie w granicach 0,7 - 1,2 m, lokalnie 2 m. Wysoki stopień

uwęglenia, decydujący o znacznie podwyższonej jakości węgla, jako efekt

metamorfizmu kontaktowego spowodowanego oddziaływaniem intruzji sprawia,

iż kopalnie dolnośląskie są w Polsce jedynym producentem węgla typu 37 oraz

węgli antracytowych, antracytów i metaantrycytów (typy: 41, 42, 43). Węgle z

tego zagłębia charakteryzuje bardzo niska zawartość części lotnych, niska

zawartość siarki całkowitej oraz bardzo niska zawartość fosforu. Eksploatacja

prowadzona jest do głębokości 900 m.

Zasadność ekonomiczna utrzymywania kopalń Dolnośląskiego Zagłębia

Węglowego, pracujący w tak szczególnie trudnych warunkach geologiczno-

górniczych wynika z bardzo wysokiej jakości otrzymywanego surowca.

Eksploatacja:

Straty złożowe w tej fazie są największe i najbardziej zróżnicowane. Wynikają

one z następujących, najczęściej zaobserwowanych przyczyn:

• sypanie hałd na złoże, które może być w przyszłości potencjalnie

eksploatowane,

• stosowanie niewłaściwych metod urabiania,

• nie wybieranie surowca do spągu, a nawet do granic technicznych

możliwości,

• pozostawianie nie zagospodarowanych złóż o rozpoczętej eksploatacji,

• nie wykorzystywanie surowców towarzyszących i hałd.

Przeciwdziałanie tym stratom stanowi podstawowy element ochrony zasobów

złóż surowców mineralnych.

Wpływ eksploatacji surowców mineralnych na środowisko naturalne:

Eksploatacja górnicza ingerując w środowisko naturalne pociąga za sobą, w

sposób nieunikniony, jego przekształcenie i degradację we wszystkich

elementach:

• w powietrzu - przez zapylenie, emisję gazów i obciążenie akustyczne;

• w górotworze - przez naruszenie stanu równowagi wywołujące

deformacje układu naprężeń oraz powierzchni terenu;

• w wodach - przez zaburzenie w systemie krążenia wód

powierzchniowych i podziemnych wywołujące zmiany w układzie

hydrodynamicznym i hydrogeochemicznym;

• w glebach - przez mechaniczne zniszczenie pokrywy glebowej lub jej

struktury oraz przekształcenia typu hydrologicznego i chemicznego.

O charakterze, wielkości i zakresie przeobrażeń deformacyjnych decyduje

przede wszystkim technika eksploatacji.

Wpływ eksploatacji prowadzonej techniką podziemna:

Technikę eksploatacji podziemnej stosuje się w przypadku zalegania złoża na

głębokości wykluczającej, ze względów technicznych i technologicznych,

możliwość zastosowania techniki odkrywkowej. W 1992 roku czynnych było w

Polsce 121 kopalń podziemnych eksploatujących:

• węgiel kamienny ze złóż zagłębia: Dolnośląskiego, Górnośląskiego i

Lubelskiego;

• rudy miedzi ze złóż w obrębie Legnicko-Głogowskiego Okręgu

Miedziowego;

• rudy cynku i ołowiu ze złóż w rejonie Olkusza;

• rudy żelaza ze złoża w rejonie Łęczycy;

• sól kamienna ze złóż w Kłodawie, Bochni, Wieliczce i Inowrocławiu.

Eksploatacja głębinowa wywołuje największe zmiany w środowisku

naturalnym. Rolę dominującą w tym zakresie na w Polsce, z racji wielkości

zasobów, węgiel kamienny.

Źródłem wszystkich nieomal przekształceń degradujących wywołanych

eksploatacją głębinową jest wyrobisko górnicze. Jego wykonanie doprowadza

do naruszenia pierwotnego stanu równowagi górotworu, a ciśnienie nadległych

warstw powoduje powstawanie wokół tego wyrobiska naprężeń. Występujący

nowy, niestabilny, stan równowagi, może zostać zakłócony przez bardzo

niewielkie siły spowodowane nieprzewidywalnymi czynnikami naturalnymi lub

zainspirowanymi przez człowieka. Na ogół, poprzez zaciskanie wytworzonej

pustki górotwór dąży do przywrócenia równowagi pierwotnej. Odbywające się

na drodze ich wszechstronnej konwergencji procesy zaciskania narastają z

prędkością i zakresem uzależnionym od:

• geomechanicznych własności skał otaczających wyrobiska,

• budowy geologicznej,

• rodzaju oraz przestrzennych wymiarów i kształtów wyrobisk,

• głębokości zalegania wyrobisk,

• systemu eksploatacji, kształtującego wzajemne położenie wyrobisk,

• odbudowy wyrobisk.

Największa objętość pustek poeksploatacyjnych i najszybsza ich likwidacja

powstaje przy eksploatacji węgla kamiennego. Prowadzona systemem

ścianowym, przeważnie z zawałem stropu, powoduje wstrząsy oraz

powstawanie przemieszczeń górotworu w obszarze ponad dokonaną

eksploatację aż do powierzchni ziemi - deformacje, osiadanie powierzchni może

osiągać 20, 30 i więcej metrów. Bardzo często występują także poziome

przemieszczenia mas górotworu w kierunku wybranej przestrzeni.

Dopływ wód do wyrobisk górniczych i konieczność ich odpompowywania oraz

opisane powyżej deformacje górotworu i powierzchni terenu, wywołują

określone i o nie mniejszej sile degradacyjnej, przeobrażenia stosunków

wodnych. W granicach obszarów przekształconych działalnością górniczą

znajdują się w Polsce (rok 1994) - 54 tys. ha powierzchni. Z tego największy

obszar zajmują tereny przekształcone przez działalność górnictwa węgla

kamiennego i brunatnego oraz rud metali i surowców skalnych. Odpompowuje

się z tych terenów rocznie 1,2 km³ wody o mineralizacji nierzadko

przekraczającej 300g/dm³ , zrzucając ja do cieków i zbiorników wód

powierzchniowych lub kanalizacji miejskiej. Tylko 0,29 km³ tych wód nadawało

się do wykorzystania. Doprowadziło to do całkowitego zdegradowania rzek i

dopływów Wisły i Odry, głównie jonami chlorkowymi, siarczanowymi i

metalami ciężkimi (górnictwo rudne). W 1992 roku do wód powierzchniowych

w zlewni Wisły zrzucano 3685 t/d soli - nadmierne zanieczyszczenie sięga

Wrocławia.

W granicach bezpośredniego wpływu działalności górniczej znajduje się ok. 5

tys. km², tj. 1,5% powierzchni kraju. Drenażem górniczym, w różnych częściach

Polski, objęte są wszystkie pietra wodonośne wód podziemnych: od najstarszych

do najmłodszych. Powoduje to obniżanie się zwierciadła wód podziemnych na

znacznych obszarach, a powstające leje depresyjne osuszają grunty i prowadza

do zmniejszenia wydajności i ujęć wód podziemnych.

W Dolnośląskim Zagłębiu Węglowym - objętość wytworzonego leja depresji

wynosi ok. 32 km³ co spowodowało iż część rzek na tym obszarze zmieniła

charakter z drenującego na zasilający.

Wobec rujnującego się ogromnego deficytu wody w Polsce, degradacja

zasobowa i jakościowa wód spowodowana przez górnictwo, musi zostać

poważnie ograniczona. Nieprzypadkowo rejony skoncentrowanego

górnictwa głębinowego są obszarami klęski lub zagrożenia ekologicznego.

Deformacje powierzchni terenu i warunków gruntowo-wodnych powodują także

straty przekształcenia środowiska glebowego. Degradujące działanie polega na:

• mechanicznym rujnowaniu gleb na polach górniczych;

• chemizacji gleb i roślinności na polach górniczych oraz w strefach

przyległych; źródło stanowią wody opadowe i powierzchniowe

wzbogacone w wymywane ze zwałowisk i wyrobisk, chlorki, siarczany,

jony metali ciężkich (w kopalnictwie rudnym), zawiesiną, a także

pył unoszony w trakcie pożarów zwałowisk, odpowiednio wzbogacony w

wyżej wymienione substancje szkodliwe;

• przekształceniach typu hydrologicznego, zarówno na polach górniczych

jak i w regionie, na ogół nieodwracalnych, spowodowanych rozległymi

lejami depresji, zaburzeniami sieci hydrograficznej, zalewami niecek

osiadania i innych obniżeń geomorfologicznych.

Wpływ eksploatacji głębinowej na powietrze wyraża się przede wszystkim

emisją pyłów i gazów, w tym toksycznych i wybuchowych. Źródło stanowią w

głównej mierze pożary zwałowisk, spowodowane, w warunkach dostępu

powietrza do wnętrza zwałowiska, wysoka zawartością części palnych i

siarczków. Części pyłowe i drobnoziarniste są unoszone ze zwałowisk przez

wiatr, zanieczyszczając powietrze. Kopalnie stanowią także źródło hałasu,

wynikające z pracujących na zwałowiskach maszyn i środków transportowych.

Nagromadzone na terenach zakładów górniczych odpady kopalniane stanowią

trudny do rozwiązania problem. 754 mln ton tego typu odpadów, stanowiących

prawie 43% odpadów łącznie nagromadzonych w Polsce - obrazują skale

problemu.

Minerały węgla:

Zawartość węgla w warstwie skorupy ziemskiej o grubości około 17 km wynosi

0,09%. Węgiel występuje w stanie wolnym jako diament i grafit, a także w

stanie związanym w postaci minerałów, w świecie roślinnym i zwierzęcym, w

powietrzu i wodzie.

Węgiel występuje przede wszystkim w węglanach. Znane są też nieliczne i o

podrzędnym zupełnie znaczeniu organiczne sole, głównie szczawiany, jak

oksammit, whewellit, humboldtyn lub sól kwasu mellitowego - mellit.

Pierwiastek węgiel tworzy dwa minerały: diament i grafit.

Diament - jest formą rodzimą pierwiastka węgla. Jest najtwardszą naturalną

substancją i można go zarysować tylko innym diamentem - jest to test na

prawdziwość diamentu. Jego kryształy należą do układu regularnego i przyjmują

kształt ośmiościanu z zaokrąglonymi krawędziami i lekko wypukłymi ścianami.

Może jednak przyjmować kształt sześcianu z nierównymi ścianami. Diament

jest twardy i nie łupliwy ponieważ w jego strukturze atomy węgla są rozłożone

równomiernie. Choć diamenty zazwyczaj są bezbarwne mogą, w zależności od

zanieczyszczenia, przyjmować barwę białą, czarną, zieloną, brunatną, błękitną,

pomarańczową, szarą, różową, czerwoną i żółtą. Mimo swej twardości, diament

pod wpływem mocnego uderzenia, może rozkruszyć się. Diament wykazuje

fluorescencję w świetle ultrafioletowym.

Czyste, bezbarwne lub jednolicie na żółto, niebiesko czy też czerwono

zabarwione diamenty są najwyższej klasy kamieniami szlachetnymi. Najczęściej

przy szlifowaniu nadaje się im postać brylantów, gdyż zapewnia ona najwyższy

połysk i najwspanialszą grę barw. Diamenty nie nadające się do celów

jubilerskich wykorzystywane są, dzięki bardzo wysokiej twardości, do

sporządzania narzędzi służących do cięcia lub wiercenia, np. tarcz metalowych z

osadzonymi na brzegu drobnymi diamentami, służącymi do cięcia

najtwardszych nawet skał, lub koronek diamentowych, szeroko stosowanych w

technice wiertniczej. Diament stosowany jest tez do celów szlifierskich. Małe

diamenty przemysłowe otrzymuje się obecnie sztucznie, stosując temperaturę

około 1400^oC i bardzo wysokie ciśnienie, przekraczające 30 000 atmosfer.

Występowanie i złoża:

Diament obecny jest w znikomych ilościach w ultramaficznych skałach

wulkanicznych, zwanych kimberlitami, a składem zbliżonych do perydotytów.

Tworzą one kominy wulkaniczne, przy czym tylko nie liczne z nich zawierają

diament w ilościach nadających się do eksploatacji. Obejmuje ona górne części

diamentoskosmych kominów diamentowych i prowadzona jest w tzw.

niebieskiej ziemi, stanowiącej nieznacznie zmieniony kimberlit, oraz w leżącej

nad nią - żółtej ziemi, będącej dalszym produktem wietrzenia kimberlitu.

Diamenty stanowią niewielka część kimberlitu; w najbogatszych nawet

kopalniach stanowią one przeciętnie zaledwie około jednej milionowej wagowo

części eksploatowanej skały. Pierwotne złoża diamentu odkryte zostały po raz

pierwszy 100 lat temu na terenie Afryki Południowej, gdzie założono wiele

kopalń. W latach 50. duże złoża diamentów w kimberlitowych kominach

wulkanicznych wykryto w Jakucji (Związek Radziecki).

Wysoka twardość i odporność chemiczna diamentu sprzyjają nagromadzaniu się

jego we wtórnych złożach okruchowych. Głównie są to złoża w dolinach rzek

(złoża aluwialne), niekiedy też na wybrzeżach morskich. Należą tu złoża z

wyżyny Dekanu w Indiach, najstarsze znane złoża diamentów, znane już w

starożytności, dalej złoża afrykańskie (Kongo, Angola, Gwinea, Złote

Wybrzeże) i brazylijskie (prowincja Minas Gerais i Bahia).

Diament spotykany jest sporadycznie w meteorytach żelaznych i kamiennych.

Grafit - stanowi druga odmiana polimorficzna węgla, krystalizującą w układzie

heksagonalnym i tworzącą zupełnie odmienna strukturę, typowo warstwową.

Stąd też ma odmienne własności fizyczne niż diament. Stalowoszary w jasnych

lub ciemnych odcieniach, nieprzezroczysty, matowy lub o metalicznym połysku.

Miękki, o doskonałej jednokierunkowej łupliwości, brudzi palce. Dobry

przewodnik elektryczności i ciepła.

Występowanie i złoża:

W drobnych na ogół ilościach spotykany jest grafit w skałach magmowych

(granity, gabra, bazalty i in.). Większe jego nagromadzenia o złożowym

znaczeniu związane są pegmatytami lub są pochodzenia kontaktowo-

metasomatycznego. Grafit jest tu zwykle grubokrystaliczny i najczęściej

wypełnia szczeliny w pegmatycie lub sąsiadujących z nim skałach albo

nagromadzą się na kontakcie granitu z wapieniem lub marmurem. Do

najważniejszych złóż tego typu należą złoża na Cejlonie oraz z prowincji

Quebec w Kanadzie.

Większość grafitu występującego w skorupie ziemskiej powstała podczas

metamorfozy różnego rodzaju skał osadowych. Substancja organiczna obecna w

tych skałach przeobraziła się w grafit. Stąd też różnego rodzaju łupkach

krystalicznych i w zmetamorfizowanych wapieniach grafit jest obecny jako

dodatkowy składnik lub tworzy w tych skałach złożowe nagromadzenia w

postaci pokładów, soczewek lub gniazd. W odróżnieniu od grafitu spotykanego

w pegmatytach jest on tu drobnołuseczkowaty, zbity lub ziemisty. Złoża takie

znane sa z różnych miejsc w Związku Radzieckim, ze Styrii (Austria), z

Passawy w Bawarii i wielu innych miejsc.

Złoża grafitu mogą tez powstać w wyniku metamorfizmu kontaktowego

pokładów węgla. Do tego typu złóż należy złoże w Meksyku, jedno z

największych złóż grafitu na świecie.

Literatura:

• „Geochemia i surowce mineralne” - Antoni Polański, wyd. geologiczne

• „Inżynieria Ekologiczna” - Inez Wiatr, Polskie Towarzystwo Inżynierii

Ekologicznej

• Encyklopedia Powszechna PWN

---