Steenkool, het zwarte goud van Groot-Brittannië

Waar iedereen druk is met het zoeken naar alternatieve, schone, energie bronnen, haalde Engeland onlangs het nieuws met een opmerkelijke krantenkop. Voor het eerst in 30 jaar wordt er een nieuwe diepe ondergrondse steenkool mijn geopend in Cumbria en gaat men op grote schaal steenkool winnen uit de Britse bodem. Waarom, in deze tijd van een wedloop van schone en duurzame energie, opent men een mijn voor fossiele brandstof? Dit terwijl de laatste decennia bijna alle mijnen in de UK juist dicht zijn gegaan.

Steenkool en de mens
Steenkool heeft voor heel veel mensen en gebieden in Groot-Brittannië heel veel betekend. In positieve zin omdat er zonder steenkool geen industriële revolutie zou hebben plaatsgevonden op deze schaal, vanwege de inkomsten die het voor het land heeft opgeleverd, om het werk dat het verschafte in de mijnen. Maar ook is er een hele grote negatieve kant, die van luchtvervuiling, zwaar werk onder slechte omstandigheden voor veel mensen, waaronder ook veel kinderen. Grote stukken natuur die helemaal afgegraven zijn en voorgoed verdwenen zijn. Of je nu voor- of tegenstander bent van het gebruik van fossiele brandstoffen, feit is dat steenkool onze wereld heeft veranderd.

20200403_162215
Steenkool

In Groot-Brittannië is dat heel duidelijk te zien. Overal zijn nog overblijfselen van het mijnbouw verleden. Al in de steentijd en de bronstijd moet men het nut van steenkool hebben ingezien. Er zijn oude werktuigen gevonden tussen steenkool. Maar de Romeinen waren het die steenkool echt gingen ontginnen. Van de periode tussen de Romeinse tijd en zo ongeveer de 13e eeuw is niets bekend over het gebruik van steenkool. In het Doomsday book staan diverse mijnen genoemd, maar hier zijn geen steenkool mijnen bij. Pas in de 13e eeuw vinden we referenties naar het mijnen van steenkool. En in de 18e eeuw, de tijd van de industriële revolutie, nam de vraag naar steenkool exponentieel toe. Overal in midden Engeland en Schotland werden mijnen gegraven. Deels ‘open cast’ mijnen, bovengrondse groeves. Maar hoe meer men nodig had hoe dieper men ging. En men ontdekte dat veel dieper vaak betere kwaliteit steenkool, antraciet, te vinden was. Zo werden de mijnen tot wel een kilometer diep. Iedere dag gingen mannen, maar ook kinderen, diep onder de grond om onder zware en zeer ongezonde omstandigheden steenkool te winnen uit de steenlagen. Ongelukken met instortende mijngangen, ontploffend methaangas of verstikking door gassen in de gangen waren niet zeldzaam helaas.
Er zijn zelfs plaatsnamen die verwijzen naar de aanwezigheid van steenkool in de grond, denk aan Coalbrookdale, of gebieden die hun bijnaam danken aan de steenkool. De zogenaamde ‘Black Country’ in de West Midlands heet zo omdat de zwarte steenkoolstof de steden bedekte en zwart kleurde.

Steenkool geeft bij verbranding veel meer energie dan hout. Toen de industriële revolutie echt op gang was werd de vraag naar steenkool daarom enorm. Men kon de grote stoommachines simpelweg niet met hout opstoken, daarvoor waren gigantische hoeveelheden steenkool nodig. In de 19e eeuw ontdekte men dat steenkool gezuiverd kon worden door middel van warmte en die daarna veel meer warmte en energie kon geven bij verbranding. En dat men dus verhoudingsgewijs met minder steenkool hetzelfde werk kon leveren. Deze gezuiverde steenkool noemt men ‘coke’. Het principe hierachter is dat men steenkool zo sterk verhit dat het plastisch wordt. De vluchtige delen verdampen waardoor na afkoeling een zuiverder stuk steenkool overblijft. Deze steenkool kon nog hogere temperaturen realiseren en werd daarom gebruikt voor metaalindustrie en later voor de hoogovens. Voordeel van deze cokes is dat veel verontreinigende gassen en stoffen uit de steenkool gehaald worden en opgevangen worden waardoor ze bij verbranding niet in de lucht komen. Denk aan methaangas, ammoniak, benzeen en zwavelwaterstof. Dank zij deze cokes was voor de industrie minder steenkool nodig. Maar toen iedereen werd aangesloten op het elektriciteitsnetwerk was ook voor de opwekking van stroom steenkool nodig. Daarnaast verwarmde men tot in de jaren ’60 – ’70 de huizen nog met steenkool. Dit gaf vooral in grote steden veel luchtvervuiling en op sommige dagen was een ongezonde dikke laag smog dan ook de standaard. Dit resulteerde weer in veel mensen met luchtwegproblemen en ziektes. Deze smog van de verbrandings-afvalgassen van steenkool was vaak groen-geel, door de zwavel dioxide gassen en kreeg de bijnaam ‘pea soup’, erwtensoep. Een andere bijnaam was ‘killer fog’… die naam zegt genoeg. Vooral in steden als Londen, Liverpool en Manchester was dit een enorm probleem. In 1952 werden de Londenaren wakker in een hele kleine wereld. De stad was overgenomen door een vreselijke laag smog die veroorzaakt werd door een combinatie van vrieskou, hoog opgestookte kachels en dus veel uitstoot door steenkool verbranding, slechte kwaliteit steenkool na de oorlog de veel zwavelgas bevatte en de heersende windstille en koude weersomstandigheden. De smog bleef 5 dagen hangen. Het zicht was slechts enkele meters en het hele Londense leven kwam tot een stilstand. Geschat wordt dat deze ‘Great smog of London’ aan zo’n 12.000 mensen het leven heeft gekost. Er werden wetten uitgevaardigd die een herhaling van deze gebeurtenis tegen moesten gaan, de zogenaamde ‘Clean Air Acts’, maar deze konden niet voorkomen dat in de jaren na 1952 Londen toch nog aan te veel smog werd blootgesteld. En dan hebben we het nog niet eens over de beruchte zure regen waar in de jaren ’80 en ’90 van de vorige eeuw zo veel over gepraat werd, ook die worden veroorzaakt door verbranding van fossiele brandstoffen en de uitstoot van zwavelgassen.

Tegenwoordig zijn er toch nog zo’n 4000 mensen werkzaam in de Britse steenkool industrie. De meeste mijnen zijn dichtgegaan in de 2e helft van de 20e eeuw. Een handjevol ‘open cast’ mijnen is overgebleven. Er is nog steeds vraag naar steenkool voor cokes voor metaalindustrie en electriciteitscentrales. Maar ook bijvoorbeeld voor medicinale doeleinden en filters. Alhoewel de bodem van Groot-Brittannië nog meer dan genoeg voorraad steenkool bevat komt het overgrote deel van de steenkool die men tegenwoordig gebruikt uit het buitenland. Daar kan men tegen lagere kosten de steenkool uit de grond halen, Britse mijnen kunnen hier bijna niet tegen concurreren. En toch gaat er dus een nieuwe ondergrondse mijn geopend worden als alles doorgaat.

Koolstof
Maar wat is steenkool nu eigenlijk en hoe is het in de bodem terecht gekomen? Om er achter te komen wat steenkool is gaan we eerst kijken naar het belangrijkste bestanddeel van steenkool, namelijk koolstof.

Koolstof is het 6e element in de Periodieke Systeem der Elementen (die tabel die je vroeger bij scheikunde nooit in je hoofd gestampt kreeg). Koolstof wordt aangeduid met de letter C van het Latijnse Carbonium (Carbon is de Engelse term). Koolstof is een heel veel voorkomende stof die je overal om je heen tegenkomt. Van de gevreesde en (onterecht) verguisde maar onmisbare CO2 (koolstofdioxide), de dodelijke CO (koolstofmonoxide) tot de beste vriend van de vrouw, aldus de slogan, diamant. Als je een potlood pakt om even iets op te schrijven die je dat met koolstof in de vorm van grafiet en als je straks het gasstel aanzet om je eten te koken doe je dat met aardgas waarin koolstof zit. Neem je een biertje of een wijntje bij het eten, dan zit in de alcohol ook koolstof en als je je maaltijd naar binnen werkt eet je ook in alles van organische oorsprong koolstof. Als je buikgriep hebt ben je blij dat je in je medicijnkastje nog een potje zogenaamde ‘actieve kool’ ziet staan, beter bekend als Norit.
Koolstof zit werkelijk overal. In ieder levend wezen. Zonder koolstof geen leven.

Over het ontstaan van koolstof weten we dat het niet altijd heeft bestaan. Het hoort niet bij de elementen die direct na de oerknal aanwezig waren. Het ontstaan van een koolstof atoom is een ingewikkeld iets, maar het komt er op neer dat er 3 Helium atomen (alfa deeltjes) met elkaar moeten botsen en versmelten onder de juiste omstandigheden om koolstof te kunnen worden. Bij deze vorm van kernfusie komt een onvoorstelbare hoeveelheid energie vrij. Deze omstandigheden waren de eerste paar miljard jaar na de oerknal niet aanwezig, maar later wel. Tegenwoordig zit koolstof in bijna iedere ster, planeetkomeet, atmosfeer, etc. en is het een essentiële stof voor het ontstaan van sterren.

Grafiet en diamant
In de mineralogie kennen we verschillende pure verschijningsvormen van koolstof, dit noemen we allotropen, verschillende vaste verschijningsvormen van hetzelfde element. Diamant en grafiet zijn de bekendste. Daarnaast zijn er een aantal gesteentes die bijna

20200403_174939
Git uit Whitby, Jura

geheel uit koolstof bestaan, aangevuld met een klein deel andere elementen. Voorbeelden daarvan zijn antraciet en ligniet (beide zijn soorten steenkool) en shungiet. Een goed voorbeeld van een type ligniet dat in England gevonden wordt is git, gefossiliseerd Araucaria hout. Wil je daar meer over weten, klik dan hier.

Wat best bijzonder is, is dat zowel de het mineraal dat in de hardheidschaal staat voor het hardste mineraal ter wereld, diamant, en één van de zachtste mineralen, zo zacht dat je er mee kunt schrijven, grafiet, beide gemaakt zijn van hetzelfde element, koolstof. Hoe kan dit?

Om dit te verklaren even een klein stukje natuur/scheikunde in vogelvlucht. Een atoom (element) bestaat uit een kern van protonen (positief geladen). Als het element atoomnummer 6 heeft, zoals koolstof, wil dat zeggen dat de kern bestaat uit 6 protonen en daarnaast 6 neutronen (neutraal, geen lading). Om die kern zweven in banen evenveel elektronen als protonen (meestal). Elektronen hebben een negatieve lading. Deze elektronen zweven in verschillende banen om de kern. In de eerste baan kunnen maximaal 2 elektronen zitten. In de tweede baan maximaal 8. Aangezien koolstof met atoomnummer 6 dus 6 elektronen heeft, zitten er 2 in de binnenste baan en 4 in de buitenste. Maar dat vindt het atoom niet leuk. Want dan is het niet stabiel. De tweede schil is pas stabiel met 8 elektronen. Dus gaat het atoom op zoek naar andere atomen om ergens elektronen weg te halen zodat er een stabiele buitenschil kan ontstaan. In het geval van grafiet binden de verschillende koolstofatomen met elkaar. Ieder koolstofatoom bindt zich met 4 andere koolstofatomen waarbij ze allemaal 1 elektron met elkaar delen. Zo ontstaat een hexagonale honingraatstructuur van aan elkaar verbonden koolstofatomen. Deze structuur is 2-dimensionaal, plat dus. Grafiet bestaat uit miljarden laagjes of plakjes van deze honingraatstructuren. Horizontaal zijn de atomen met elkaar verbonden op basis van 1 gedeeld elektron, maar verticaal, dus tussen de verschillende lagen, bestaat deze verbinding niet. De laagjes worden bij elkaar gehouden op basis van een statische lading, dat is een veel minder sterke verbinding dan de gedeelde elektron verbinding. Tussen deze laagjes kan dus water en lucht gaan zitten, wat er voor zorgt dat de verbinding nog minder sterk wordt. Daarom is grafiet zo zacht en is het bijzonder geschikt als elektrische geleider (wat bijzonder is voor een niet-metaal) en in smeerolie.

20200403_155438
Grafietpoeder afkomstig uit Cumbria

In de UK wordt ook grafiet gevonden. In Noord-Engeland, in Cumbria zijn een paar zogenaamde ‘Plumbago’ mijnen, plumbago is een oude naam voor grafiet. Men wist niet wat grafiet precies was en zag het aan voor een soort lood. Andere namen waren ‘wad’ en ‘black lead’. In eerste instantie zag mijn weinig nut voor de zachte grafiet en werd het enkel gebruikt om schapen mee te merken. Maar dat veranderde toen met twee belangrijke toepassingen van grafiet ontdekte. Grafiet werd ontdekt als handig middel om stiften van te maken die vermengd met klei in houten ‘houders’ werden gezet. Het potlood was geboren. Het potlood zoals wij dat kennen bestaat al sinds de 16e eeuw en de grafiet uit Noord Engeland was hoog gewaardeerd, zelfs de beroemde Italiaanse Renaissance tekenaars gebruikten Engelse grafiet potloden. De Duitsers noemen een potlood tot op de dag van vandaag ‘Bleistift’, loodpen, verwijzend naar de onjuiste benaming van lood voor grafiet. Een andere toepassing van grafiet was die als materiaal om kogels voor kanonnen en musketten in te gieten. De Engelse grafiet uit onder meer Borrowdale was bijzonder zuiver en fijn. Door kogels daarin te gieten werden ze gladder en konden ze over grotere afstand afgevuurd worden. Dit zorgde voor een grote vraag naar het eerder onbelangrijke mineraal. Grafiet werd zo gewild dat de prijzen omhoog schoten en het mijnen van grafiet een manier werd om heel veel geld te verdienen. En zoals vaak trekt dit mensen aan die er op een illegale manier een graantje van mee wilden pikken. Zo werd grafiet smokkelwaar.

20200425_010805
Grafiet, Cumbria

Tot hier een stokje voor gestoken werd en het recht op het mijnen van grafiet bij de Kroon kwam te liggen vanwege de militair belangrijke rol van het mineraal. De wet werd zo aanpaste dat de smokkel in grafiet strafbaar werd. De straf was behoorlijk zwaar, door grafiet te smokkelen riskeerde men zelfs verbannen te worden naar overzeese strafkoloniën. Als men voldoende grafiet had gemijnd werden de mijnen onder water gezet om te voorkomen dat smokkelaars alsnog grafiet kwamen stelen en het aan de vijand zouden verkopen. Op het moment dat de grafiet weer nodig was voor het maken van nieuwe munitie konden de mijnen weer leeggepompt worden.

20200403_173614
Ruwe diamant

Nu dan de diamant. Het belangrijkste verschil in de structuur van grafiet en diamant is dat diamant wel een 3-dimensionaal kristalrooster heeft. Diamant bestaat uit tetraëders, dat is een ruimtelijk figuur, een driehoek, waarvan alle vlakken een driehoek zijn, dus ook het grondvlak (in tegenstelling tot de pyramide). Deze tetraëders vormen onderling 3-dimensionale hexagonnen. Daardoor is binnen een diamant de hele verbinding sterk, gebaseerd op gedeelde elektronen. Diamant ontstaat alleen onder extreme druk en als diamant aan te hoge temperaturen wordt blootgesteld vervalt het weer tot grafiet. Omdat diamant alleen onder hoge druk kan ontstaan worden de meeste diamanten ook diep in de grond gevormd. De benodigde druk kan pas ontstaan op 140-190 kilometer diepte. Het is eigenlijk best bijzonder dat wij diamanten kunnen vinden. Omdat ze zo diep gevormd worden moeten ze op één of andere manier naar de ondiepere delen van de aardkorst worden getransporteerd want we kunnen geen mijnen van 150 kilometer diep graven. Dit naar boven transporteren kan niet zo maar door hete magma, want bij hoge temperaturen vervalt diamant tot grafiet. Diamant moet dus tijdens dat transport omhoog beschermd zijn door bijvoorbeeld deels onopgelost gesteente of door andere mineralen, vaak is dit granaat. Of het wordt omhoog getransporteerd door andere tektonische krachten. De meeste gesteentes waarin diamant gevonden wordt is erg oud.

20200403_162139
Sueviet, impact breccie, van de Nordlinger Ries krater. In dit gesteente kunnen micro-diamanten zitten

Tegenwoordig komen de meeste diamanten uit de kimberlietmijnen in Zuid-Afrika, uit Lesotho en uit Congo. Deze Afrikaanse diamanten hebben een slechte reputatie gekregen als bloeddiamanten, gebruikt voor het financieren van oorlogen. Tegenwoordig is daar meer controle op en mag een diamant niet verkocht worden zonder bewijs dat het geen diamant uit een conflictgebied is.
Ook in Rusland en Canada zitten grote hoeveelheden in de grond. Zelfs in Europa komen diamanten voor. Een relatief nieuwe vondst van grotere hoeveelheden diamant in de bodem van Finland maakt dat daar nu waarschijnlijk commercieel diamant gewonnen gaat worden. Helaas zijn de meeste diamanten die je vindt erg klein (micro-diamant) of zitten ze als microscopisch kleine deeltjes in zogenaamd impactietgesteente, gesteente dat is ontstaan bij de inslag van een meteoriet.

20200507_202849
Stukje NWA CV3 chondriet-meteoriet met nanodiamant

De meeste diamant is meteorieten zijn nanodiamanten, met het blote oog onzichtbaar. Op de foto zie je een stukje meteoriet met daarin onzichtbare nanodiamantjes. Onderzoek heeft uitgewezen dat de diamantjes in deze meteorieten onder dusdanig hoge druk zijn gevormd dat dit niet op aarde is gebeurd, maar in een ‘planeet in wording’ tijdens het ontstaan van ons zonnestelsel. Deze embryo-planeet heeft het helaas niet tot planeet geschopt en is weer uit elkaar gegaan. Deze diamantjes zijn dus ouder dan onze aarde en ouder dan de meteoriet waar ze inzitten. De grootste diamant waar we het bestaan van weten zweeft echter ook door ons universum. De witte dwerg BPM 37093 staat op zo’n 54 lichtjaar bij ons vandaan, in het sterrenbeeld Centaurus. Deze ster heeft een diamant als kern. Deze diamant is 4000 kilometer in diameter! Mogelijk wordt onze zon ook ooit zo’n diamantdwerg. En op de gasplaneten in ons eigen zonnestelsel wordt mogelijk methaan omgezet in koolstof en diamant.

Het is niet ondenkbaar dat zelfs in de bodem van Groot-Brittannië microdiamanten zitten. In Ierland is in de 19e eeuw een diamant in een rivier gevonden, waarschijnlijk is deze uitgespoeld uit een matrixgesteente. En ook in Schotland wordt gezegd dat er diamanten gevonden zijn. In een grafietmijn zijn piepkleine steentjes gevonden die in kwarts konden krassen, wat duidt op een relatief hoge hardheid. Maar of dit echt diamant is geweest is nooit vastgesteld. Wel zijn er onderzoeken gedaan naar de waarschijnlijkheid van het voorkomen van diamant in de bodem. En er zijn plekken in de UK, met name in Noord-Engeland en Schotland, die aan de voorwaarden voldoen waaronder diamanten zouden kunnen ontstaan. In Noorwegen zijn bijvoorbeeld microdiamanten gevonden in eclogiet, vergelijkbaar met een gesteente dat in Schotland voorkomt.
Diamant is een zeer tot de verbeelding sprekend mineraal. Het wordt in geslepen vorm verwerkt in juwelen. Grote, zuivere diamanten hebben in de loop der jaren bijnamen gekregen en zijn statussymbolen van koningen en keizers. Denk aan de Cullinan I en II in de kroon en scepter van Queen Elizabeth en aan de Koh-I-Noor, tevens in bezit van de Queen. De Cullinan is de grootste ongeslepen diamant die ooit op aarde gevonden is. Bij do ontdekking in 1905 woog hij 621,2 gram. Na de vondst werd de diamant cadeau gedaan aan de Britse koning Edward VII. De diamant is vervolgens in Amsterdam gekloofd in 9 grote delen en een heleboel kleinere die allemaal zijn geslepen. Een andere hele beroemde diamant is de blauwe Hope diamant met een bewogen verleden en de gele Florentiner, ooit Habsburgs bezit en nu al meer dan een eeuw spoorloos.

Behalve als koolstof mineralen kennen we ook amorfe koolstof (mineraloiden) en koolstof gesteente. Dit bestaat niet voor 100% uit koolstof, maar wel grotendeels.
Shungiet is zo’n mineraloide. Het bestaat voor het overgrote deel uit koolstof. Oorspronkelijk gold de naam shungiet alleen voor de hele zuivere vorm met bijna alleen koolstof. Maar er zijn ook gesteentes met een lager koolstofgehalte die tegenwoordig als shungiet verkocht mogen worden. De pure vorm zit in lenzen, aders of lagen in moedergesteente, heet edel-shungiet en heeft 98% koolstof en een wat glasachtig uiterlijk. Lagere kwaliteiten zijn zwarte en grijze shungiet en shungiet-kool. Deze lagere kwaliteit wordt als losse brokjes verkocht en soms vermalen om in koolstof filters te gebruiken. De Duitsers noemen het ook wel Schungit-Kohle, omdat het op steenkool lijkt.

20200403_174929
Shungiet uit Rusland

Shungiet is voor het eerst beschreven uit Rusland, maar wordt tegenwoordig op meer plekken gevonden waaronder India en Congo. Het is afgezet in water, laag brak water, een soort lagunes, in een gebied met veel actieve vulkanen. Het vulkanische materiaal zorgde voor de juiste omstandigheden en stoffen (voedsel) in het water, waardoor er veel biologische activiteit, leven, in het water was en er veel koolstof afgezet kom worden. Dit leven moet je je voorstellen als algen. Eigenlijk is shungiet dus gevormd door algen in zeewater die dood zijn gegaan en deze afzetting hebben gevormd. In eerste instantie vormt dit olie houdende schalie lagen, dit is in feite de oudst bekende afzetting van olie in de aardse geschiedenis. Maar door hoge druk en hitte veranderde deze olie-schalie in shungiet. Als je kwalitatief goede shungiet verhit zal het niet smelten of branden, maar wel een soort teer-olie achtige geur afgeven. De Russische shungiet is soms heel erg oud, wel 2 miljard jaar. De meeste afzetting zijn echter een stukje jonger, zo’n 600 miljoen jaar.
We kennen koolstof natuurlijk ook van het gebruik in waterfilters. Het filtert en zuivert dus. Dat wisten mensen al lange tijd. Tsaar Peter de Grote had een kuuroord in Karelia, het belangrijkste shungiet gebied, en wist van de zuiverende werking van shungiet op het water. Hij gaf zijn soldaten soms ook stukjes shungiet zodat ze waar ze ook waren zuiver water hadden. De moderne wetenschap heeft dit tegenwoordig ook aangetoond, shungiet zuivert water van schadelijke bacteriën. Het wordt ook gebruikt als pigment voor zwarte verf.

Het Carboon en steenkool
Terug naar waar we mee begonnen. Steenkool is dus ook een voorbeeld van een koolstof houdend gesteente. Naast koolstof zitten in steenkool ook waterstof, zuurstof en andere vluchtige bestanddelen. Steenkool is in feite een overblijfsel van vergane plantenresten en in zekere zin een tussenstation tussen plant en diamant. Planten groeien en gaan dood. In het verre verleden voor er bladblazers en harkende mensen bestonden bleven plantenresten gewoon liggen. Als zo’n dikke laag plantenprut een tijdje had mogen liggen in een zuurstofarme omgeving (water, moeras) bleef er relatief veel koolstof in deze massa zitten. Dit eerste stadium noemen we turf, de brandstof van onze turfstekende voorouders.

20200403_162158
Turf

Als dit onder iets meer druk komt te staan ontstaat bruinkool en vervolgens steenkool in verschillende gradaties. Hoe meer druk en in sommige gevallen warmte, hoe hoger het koolstof gehalte en hoe kwalitatief beter de steenkool. Voor de mindere kwaliteiten kool zie je ook wel eens de term ligniet. Antraciet is de hoogste kwaliteit steenkool. Theoretisch is het zo dat hoe dieper de kool gevonden wordt hoe hoger het gehalte koolstof en hoe beter de kwaliteit. De steenkool die wij kennen is ontstaan in een periode van het Carboon, net iets meer dan 300 miljoen jaar geleden. Theoretisch gezien kan steenkool onder nog hogere druk te staan zodat er alleen koolstof overblijft spreken we dus van grafiet en onder extreme druk wordt dit diamant. Maar… grafiet en diamant zijn niet ontstaan uit planten. Het gesteente waarin diamanten gevormd zijn, veel diamanten zijn ontstaan in Precambrische en Cambrische gesteentes, zijn de oudste gesteentes die we op aarde kennen. In deze tijdperken waren er nog geen planten zoals nu. De koolstof waar grafiet en diamant van zijn gemaakt is dus niet afkomstig van plantenresten zoals bij steenkool wel het geval is.
Nu je weet dat steenkool grotendeels uit koolstof bestaat begrijp je ook waarom het verbranden ervan zo veel CO2 uitstoot geeft. Deze koolstofdioxide zat opgesloten in dat stukje steenkool en is daar ingekomen in een heel ver verleden toen het uit de lucht is gehaald door de plant die het ooit is geweest. Hetzelfde geldt voor iedere andere fossiele brandstof die op deze manier is ontstaan. Een koolstofkringloop dus. Het CO2 gehalte in de aardse atmosfeer is in het geologische verleden vaak een heel stuk hoger geweest dan tegenwoordig. Al die koolstof die ooit in onze atmosfeer zat, zit nu opgesloten in gesteentes en in de oceanen.

In en onder Groot-Brittannië zit een enorm grote hoeveel carboongesteente. De Engelse naam voor het tijdperk Carboon is Carboniferous. Dit betekent letterlijk vertaalt ‘koolstofhoudend’. Het Carboon wordt opgedeeld in verschillende periodes, afhankelijk van waar je woont. In de USA is de indeling bijvoorbeeld net iets anders dan hier in Europa. Wij gebruiken de indeling in Tournaisien, Viséen, Namurien, Westfalien en Stephanien.

20200403_175504
Agaat uit Dulcote, Mendip Hills. Carboon ‘limestone’

Een groot deel van Groot-Brittannië bestaat uit ‘Carboniferous limestone’, kalksteen afgezet in de zee van het Tournasien en Viséen, de vroegste periodes van het Carboon. Dit is de hardste kalksteensoort die we kennen (ook in België komt deze voor) en is erg geliefd als bouwmateriaal vanwege de hoge duurzaamheid. In veel steden is deze kalksteen uit het Carboon gebruikt voor tegels op vloeren en bekleding van gebouwen. Als je heel goed kijkt zie je hier vaak nog fossielen inzitten van de dieren die in de Carboonzee leefden. Grote delen van vooral Engeland en Schotland bestaan hieruit.
De Mendip Hills inclusief Cheddar Gorge, delen van het Peak District, delen van de kliffen van Pembrokeshire, de Yorkshire Dales om maar een paar bekende plekken te noemen.

20200403_162051
Weberides, een trilobiet die ooit leefde in de Carboon-zee daar waar nu Weardale ligt

Aan het begin van het Carboon was er ook nog redelijk wat vulkanisme. Iedereen kent waarschijnlijk wel Tintagel, waar het kasteel van Koning Arthur hoog op de rotsen staat. Deze rosten vinden hun oorsprong deels in de vulkanen van het vroeg Carboon. Ook het Peak District, het Lake District en de oostkust van Schotland zijn voor een deel in deze tijd door vulkanisme gevormd. En natuurlijk die andere bekende plek, Arthur’s Seat bij

20200403_175348
Fluoriet uit het carboongesteente van de Frazer’s Hush mijn

Edinburgh. In deze vulkanische lagen komen ook veel mooie mineralen voor. Denk daarbij aan de fluorieten uit de omgeving van Weardale, jarenlang ook ontgonnen voor industriële doeleinden, en de agaten van de Schotse oostkust. Ook de ijzerafzettingen in Cumbria zijn in deze periode ontstaan, dit is ook een belangrijke grondstof geweest die in grote hoeveelheden is gewonnen.

Een ander veel gebruikt carboongesteente is de steen uit de zogenaamde ‘Millstone Grit’, de naam hiervan verraad al waar dit gesteente voor gebruikt werd. Inderdaad, voor het maken van molenstenen. Dit gesteente, dat is afgezet in het Namurien, komt vooral voor in het Penninisch gebergte.

 

20200425_010828
Millstone Grit

De lagen die zijn afgezet in het Westfalien zijn de daadwerkelijke Carboniferous ofwel koolstofhoudende lagen. Westfalien is genoemd naar de Duitse regio Westfalen waar ook erg veel steenkool gevonden wordt. In de UK heten deze lagen ook wel de ‘Coal Measures’. Deze vind je in Noord en Midden Engeland, delen van Zuid Schotland, Zuid Wales, Kent. Dit pakket gaat door onder de Noordzee, onder Nederland (in Zuid Limburg was dit gesteente bereikbaar en zijn steenkoolmijnen gebouwd), Noord Frankrijk, België en Duitsland tot Polen aan toe. Ook Rusland heeft een grote voorraad steenkool in de bodem. Op plekken waar je deze steenkool vindt zit ook vaak ander gesteente waar het steenkool in lagen inzit. Dit is ontstaan door afwisselende periodes van regressie en transgressie van de zee. In het gesteente grenzend aan de steenkool lagen kun je vaak veel fossielen vinden van planten en dieren die in de steenkoolmoerassen groeiden en leefden. Als er een periode was van hogere zeespiegel ontstonden lagen met mariene afzettingen. In deze tijd was er waarschijnlijk ook nog actief vulkanisme. Tussen de steenkool lagen zitten lagen met hele fijne, kaolienrijke klei-achtige afzettingen die vermoedelijk ontstaan zijn door neerdalen van vulkanisch as. Deze fijn afzetting werd op sommige plekken ook gewonnen en gebruikt als klei voor fabricage van porselein.

20200403_161934
Plant fossiel uit het Westfalien

Dit tijdperk is dus op veel manieren erg bepalend geweest voor ons leven de afgelopen paar honderd jaar en is ook het tijdperk geweest dat voor ons als mens de meest exploitabele gesteentes heeft opgeleverd.

20200403_175406
Hematiet uit Egremont, Carboon
20200403_172821
Stromatoliet uit het Carboon, Five, Schotland

 

 

 

 

 

2 reacties op ‘Steenkool, het zwarte goud van Groot-Brittannië

  1. Wat een gave post!! Dank je wel, ik was bij Luik in een mijn. Heel indrukwekkend. Met een rondleiding door een oudere man, die als kind in die mijn had gewerkt,

    Gaat het goed met jullie? liefs, Joke

    >

    Geliked door 1 persoon

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit /  Bijwerken )

Google photo

Je reageert onder je Google account. Log uit /  Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit /  Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit /  Bijwerken )

Verbinden met %s