煤炭作为一种化石燃料，被誉为“黑色黄金”，是人类应用最早的矿石能源之一。根据有机生成论，煤炭是由古植物在高温、高压等特殊条件下形成的。
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在美国东部的阿巴拉契亚高地，有一座世界上产量最大的煤田——阿巴拉契亚煤田。这里的煤层厚度达到900米，整个煤田长1200～1250公里，宽50～300公里，含煤面积约18万平方公里。
但这里有一个问题，如果煤炭真是由植物变成的，那厚达900米的煤层，又该如何解释呢？那得死多少植物才能形成这么厚的煤层呢？
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根据地质学家的观点，煤炭的形成，是一场漫长的“生物质转化工程”，其核心是远古植物经过层层地质作用，逐渐变为黑色燃料的过程。
在3亿多年前的石炭纪到二叠纪，地球大陆上遍布着巨型沼泽森林。这里生长着高达30米的鳞木、封印木，还有茂密的蕨类植物。
这些植物死亡之后，落入沼泽的浅水中。沼泽的特殊之处就在于，它的水层能够隔绝氧气，让分解植物的微生物“力不从心”。
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通常情况下，植物死后会被微生物彻底分解成二氧化碳和水，但在沼泽里，这个过程被打断了。微生物只能分解掉植物中的一部分易腐成分，剩下的木质素、纤维素等坚硬结构，就像被“保鲜”了一样，一层层堆积起来。
几百年、几千年过去，这些半分解的植物残体越堆越厚，就形成了海绵状的泥炭。这是煤炭形成的第一步，我们把它叫做“泥炭化阶段”。
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不过，泥炭还不是最终的煤。泥炭要变成煤，还得靠地球的“重压”和“烘焙”。随着地壳运动，沼泽可能逐渐沉降，泥炭层被泥沙、岩石等沉积物覆盖。
随着时间的推移，一层又一层的沉积物压在上面，就像给泥炭盖上了厚厚的“被子”。压力越来越大，泥炭里的水分和一些容易挥发的成分被挤压出去，密度慢慢变大，碳的含量也逐渐升高。
在这个阶段，泥炭会变成褐煤，这是一种颜色偏棕褐、质地较软的煤，这是煤化过程的起点。
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如果地质运动继续下去，沉积物越堆越厚，地下的温度也会随着深度的增加而升高。在温度和压力的持续作用下，褐煤里的杂质会进一步被排出，碳含量继续提升。
当温度达到100℃左右，褐煤就会变成烟煤。这是我们最常见的煤种，燃烧时会产生大量的烟雾，碳含量能达到70%~90%。
如果地下的温度和压力继续升高，比如超过200℃，烟煤就会继续“精炼”，最后变成无烟煤。这种煤几乎不含水分和挥发物，碳含量超过90%，燃烧时火苗小、烟少，但火力却更集中，属于煤中极品。
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这就是煤炭的形成过程，虽然听起来简单，但这是一场极为漫长的地质过程，动辄需要数百万甚至数千万年的时间。
回到开头的问题，如果要形成厚达900米的煤层，那就不仅仅需要漫长的时间了，更是需要特殊的天时和地利！
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科学家曾做过模拟实验，泥炭在100℃、100兆帕的条件下持续100万年，体积会缩减至原来的十分之一。这意味着形成1米厚的煤层，需要原始植物堆积物达到10米厚。
以此推算，900米厚的煤层对应的植物堆积物厚度，需要达到9000米，比8848.86米的世界第一高峰珠穆朗玛峰还要高。
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这种规模的植物堆积，以现代的自然环境是不可能重现的。石炭纪的特殊环境，为煤炭的形成提供了三个必要条件：高浓度的二氧化碳（当时大气CO₂含量是现代的6倍）促进植物疯狂生长，频繁的地壳运动形成沉降盆地，以及缺乏分解木质素的微生物。
当这些条件在二叠纪末期因火山活动和气候变化消失后，地球上大规模的成煤期便宣告结束了。
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所以，厚达900米的煤层是特殊的地质历史时期的产物，它只在石炭纪到二叠纪才会形成，这一过程不可重复，所以我们才说煤炭是不可再生能源。
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