煤是植物形成的吗？9米厚的煤层，需要多高的树木？

煤对于现代工业而言是非常重要的一种原材料，不仅可以作为燃料用于发电、炼钢，还是有机化工行业的重要原料。而我国是一个煤炭大国，煤炭的储存量和开采量都位于世界前列。我曾经有幸去过两个超大型的露天煤矿，也去过几个井工煤矿，在地下150多米的地方见识了厚达10米左右的煤层，而一些优秀的露天矿，煤层更是可以厚达30米。

地球主要是岩石圈构成，岩石是由硅等物质的无机化合物组成，原始地球上曾经因为二氧化碳、水、氢气、氨气的相互作用，形成了一些有机物，它们成为了生命的前提，当生命诞生后，生物的物质活动导致更多的有机物产生，仅仅靠无机物的活动，很难形成如今地球上庞大的且复杂的有机物量，比如地球的近邻火星，曾经拥有海洋，大气性质和地球有相似之处，可是火星却很贫瘠，并没有形成多大规模的有机物。

地球上的生物活动深远地影响着环境，原本大气中氧气很少，由于植物的光合作用在20多亿年前大气中的氧气浓度才逐渐上升，而这给了生命大爆发的条件，自那时起地球的物种种类和数量越来越多。经过数十亿年的累积，动植物遗骸中的有机物不断沉积就给了煤炭、油气等资源形成的机会；而陆地上除了生物活动，很难形成大规模的有机物。煤层的形成主要是陆地丰富密集的植物被淹没或者被地质活动掩埋，经过复杂的物理化学变化而形成。

而这种能源却是远古时期地球上的植物形成的，植物被埋藏在地下，经过地下空间中的发酵、压力作用，发生复杂的物理化学变化，最终成为一种固态的有机岩石，因此在煤炭中常见到一些植物化石，碳、氢、氧三者总和约占有机质的95%以上。有机物的特征就是可以燃烧，煤炭被广泛作为燃料应用。而且煤的形成时代还反映了陆地植物的变迁过程，不同的煤层可能形成于不同的时期。

根据形成年代和性质，地球历史上的成煤时期主要有3个：(1)石炭纪和二叠纪，当时的陆地主要的植物类型为孢子植物，主要为烟煤和无烟煤；(2)侏罗纪和白垩纪，陆地植物类型逐渐进化为裸子植物，所谓的裸子植物就是果实之外没有果肉包被，形成的煤主要是褐煤和烟煤；(3)新生代的第三纪，此时陆地环境变冷，被子植物成为主流，形成的煤主要是褐煤、泥炭，也有部分年轻烟煤。煤炭的形成过程大概如下：

起初，由于被淹没、掩埋，植物死亡，而厌氧微生物仍然分解植物，使植物遗骸中氧、氢的比例降低碳的含量升高，植物遗骸成为较为疏松、褐色的物质；然后周围物质的沉降作用，输送的植物遗骸被不断地压缩，成为类似于胶泥的物质，煤炭中的水分也因为压缩而逐渐减少，此时已经完成煤化成为了黑褐色、较硬；若在地质活动中再次沉降，煤炭在更高压力、温度作用下进一步脱水，含碳量再次增加。

得益于远古时代我国大陆上植物的茂盛，我国的煤炭储量丰富，各类煤种都有，而且有许多优质的煤田，煤层厚度变化也十分显著，从只有几公分厚矸石含量高的煤层到几十米厚矸石含量少的优质煤层；在一片可采的煤田中，煤层通常有多层，中间层是泥土沉降形成的岩石层，采煤时也常采出煤矸石，这是煤中的杂质，含碳量低热值也很低。对于储量大、埋藏比较低的煤层，通常可以用露天开采的方式。

这里有一个问题挺有意思，9米乃至更厚的30米厚的煤层是如何形成的，得有多高的植物才可以形成？其实这里倒是和树木的高低关系不是特别大，而是和积累的植物量有关。如果去过原始森林就可以知道，在树木下会积累一层腐殖质，包括死亡的植物、枯枝落叶，这就造成了植物的不断累积，不断压缩。在一些特殊的环境，植物死亡并且因为水流等作用在一些低洼、稳定的地区沉积，当时时代的植物量越丰盛，可以累积的有机层就越厚，形成的煤层就越厚。

煤炭的植物成因已经没什么疑问，科学家们在研究煤炭地质地层形成年代的时候，一个重要的依据就是煤层中的植物化石，煤层中的植物化石主要存在于煤岩交界处，而我国煤炭很多，相关的论文就也很多。