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Período Carbonífero. — La característica más notable de las rocas del Carbonífero son los numerosos yacimientos de carbón valioso que contienen. En Norteamérica, casi todo el carbón de esta época se depositó durante el período Pensilvánico en el este de Estados Unidos y las provincias acadianas. En otras palabras, los carbones Pensilvánicos de Norteamérica se encuentran al este del meridiano 100, mientras que la mayoría de los carbones más recientes se encuentran al oeste (véase la fig., pág. 402).
Los carbones más valiosos de Europa y China también se depositaron durante el Carbonífero, aunque en Europa la acumulación comenzó antes y duró más. Con mucho, la mayor cantidad de carbón de calidad del mundo se depositó durante la época de las Medidas del Carbón; se ha estimado que siete décimas partes de este se formó en estos períodos, los períodos finales de la era Paleozoica.
¶ Naturaleza y variedades del carbón
Naturaleza del Carbón. — El carbón es una masa compacta de plantas, más o menos alterada por la descomposición, cuyo resultado final es principalmente carbono. Las plantas se acumulan en los pantanos en forma de turba, y su formación se explica en las páginas 175-179 de la primera parte de este libro; ahora debemos considerar cómo el material vegetal se transforma en carbón.
El carbón ordinario es una masa compacta y estratificada de plantas que, en parte, han sufrido una descomposición con diversos grados de completitud. Sin embargo, a menudo también se mezcla con impurezas locales y externas, generalmente lodos. Las plantas de un carbón pueden haber sido todas del mismo tipo, pero generalmente son de varios o muchos tipos; sin embargo, al someterlas al microscopio en finas láminas, las partes reconocibles suelen ser las cubiertas químicamente resistentes de las esporas. Algunos carbones parecen carecer de estructura, una especie de gelatina solidificada que se descompone fácilmente en bloques cúbicos, mientras que otros son indistintamente fibrosos. A lo largo de los planos de estratificación, a menudo se pueden observar plantas fragmentadas. Al calentarse, los carbones bituminosos se ablandan o incluso se funden; pero es un error pensar que hay betún presente, [ p. 390 ], ya que estos carbones se componen principalmente de carbono, con algo de oxígeno e hidrógeno. Por lo tanto, es mejor denominarlos carbones húmicos, ya que todos los carbones están compuestos de materia vegetal. Cuando los materiales vegetales se descomponen en presencia de agua, y en mayor o menor medida excluidos de los cambios químicos del aire, se libera dióxido de carbono; en otras palabras, hay una pérdida continua de carbono y de oxígeno. El proceso de cambio consiste en la carbonización mediante la descomposición bioquímica (principalmente bacteriana) de la mayor parte de las plantas mientras aún se encuentran en la turbera. Esta descomposición, si se prolonga durante un tiempo prolongado, finalmente transforma la materia vegetal en carbón hímico mediante la pérdida de hidrógeno carburado o gas de alumbrado. Durante las eras geológicas se producen los cambios dimagnéticos subsiguientes mediante la pérdida adicional de hidrocarburos, debido principalmente a la presión ejercida por los estratos superpuestos (carga), o a la producida por su plegamiento durante la formación de montañas. Los gases escapan entonces a través de los poros o las grietas (diaclasas y clivajes) de los estratos, pero el éxito de este escape depende, a su vez, de la presencia de estratos de esquisto suprayacentes y su estructura interna (grano). En general, los estratos de esquisto son impermeables a los gases y a las aguas subterráneas circulantes, pero cuando son arenosos o están hendidos por deformación, las posibilidades de escape aumentan considerablemente, dando como resultado carbones de antracita que tienen un 95 por ciento de carbono fijado.
Carbonización de Carbones durante las Eras Geológicas. — La antracita se diferencia del carbón húmico en que contiene más carbono fijo y menos hidrocarburos volátiles. Es bien sabido que el carbón libera constantemente materia volátil, y que los gases así liberados pueden inflamarse, causando explosiones en las minas. Si la materia volátil hubiera estado en constante fuga durante la era geológica, debido a los cambios dinamoquímicos, cabría esperar que todos los carbones más antiguos fueran antracíticos, lo cual, sin embargo, dista mucho de ser cierto. Por otro lado, la antracita se encuentra casi invariablemente en estratos más o menos plegados, como en el yacimiento de antracita del este de Pensilvania (véase la Fig. 391), y cuando los estratos están muy deformados, los carbones son grafíticos, como en Rhode Island. Otros yacimientos de antracita también en zonas montañosas son los del noroeste de Colorado, el suroeste de Utah, las Montañas Cascade de Washington y el yacimiento Cerrillos de Nuevo México. Debido a estos sucesos, desde hace tiempo se ha asumido que las fuerzas que forman las montañas fueron las que de alguna manera provocaron el cambio.
Los yacimientos de carbón casi siempre están cubiertos por una zona de esquisto, y en los yacimientos de carbón [ p. 391 ] siempre hay muchos yacimientos de carbón y muchas más zonas de esquisto que de carbón. Estos yacimientos de esquisto impiden que la materia volátil del carbón se escape. Sin embargo, en el área de Ohio-Pensilvania-Virginia Occidental existen diez horizontes de petróleo valioso en las areniscas, lo que demuestra que la materia volátil migra hasta cierto punto.
En los procesos de formación de montañas, es bien sabido que las lutitas y calizas se estiran mucho más que las areniscas y las dolomías, y que no se separan tan fácilmente, formando grietas. Sin embargo, cuando la deformación es pronunciada, todas las rocas presentan una gran fisura, como se aprecia claramente en las pizarras de las tejas de las regiones montañosas. Es en estas zonas donde se encuentran los carbones antracíticos (véase la figura inferior). ¿Qué conclusión más lógica podría haber sido que los carbones antracíticos y grafíticos han perdido sus hidrocarburos volátiles, no tanto por la presión generada durante la formación de las montañas, sino por la fisura y fragmentación de los estratos, permitiendo así que, con el tiempo, el petróleo y el gas se escapen?
Pruebas de la Derivación del Carbón a partir de Plantas. — Veremos que el carbón, por regla general, se encuentra sobre arcillas llenas de raíces, e incluso sobre el suelo de antiguos bosques. En las pizarras de los carbones se pueden ver frondas de helecho bien conservadas y tallos leñosos de diversas especies de plantas. Muchos de estos tallos están cubiertos por una película de carbón similar a la de los yacimientos de carbón. En el propio carbón es común ver delgadas zonas de carbón impuro, el carbón de los mineros (véase Fig., pág. 392); este está más o menos mezclado con arcilla, resultado de la formación de carbón donde las marismas fueron invadidas por corrientes de agua que trajeron [ p. 392 ] lodo, y dichas zonas siempre muestran restos vegetales, a menudo muy buenos. De hecho, en casi cualquier carbón, incluso en las antracitas, al meteorizarse, podemos ver fibras vegetales.
Se pueden encontrar buenos ejemplares de Lepidodendron, Sigillaria y Calamites a lo largo de algunos planos de estratificación del carbón. También se encuentran en el carbón cannei sin textura (descrito en la pág. 393), como en el condado de Breckenridge, Kentucky, donde el carbón se distingue en toda su masa por tallos y hojas de Stigmaria y Lepidodendron, que se distinguen por la infiltración de sulfuro de hierro. Incluso cuando no se aprecia a simple vista ningún componente orgánico, la composición vegetal del carbón puede determinarse si se examinan al microscopio secciones delgadas adecuadamente preparadas. Finalmente, incluso las cenizas mostrarán células vegetales.
LeConte ha afirmado con acierto que «se puede trazar una gradación perfecta desde la madera o la turba, por un lado, pasando por el lignito, el carbón bituminoso y la antracita y el grafito, los más desestructurados, por otro, lo que demuestra que todos estos son términos diferentes de la misma serie. En la composición química, también se puede trazar la misma serie ininterrumpida. Por último, la turba de mejor calidad y menos estructurada, mediante presión hidráulica, puede convertirse en una sustancia con muchas de las cualidades y usos del carbón».
Material animal en el carbón. — A veces se encuentran peces, anfibios y ciertos tipos de animales invertebrados en abundancia en ciertos carbones (Linton, Ohio, Fig., pág. 360), y no cabe duda de que sus restos descompuestos han producido una cantidad considerable de material carbonoso para las variedades turbosas o más volátiles.
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Variedades de Carbón. — Las variedades de carbón dependen de su pureza, grado de carbonización y proporción de materia fija y volátil. Como se ha visto, el carbón se compone tanto de materia vegetal o combustible como de materia inorgánica o incombustible. La proporción relativa de esta última varía considerablemente; los buenos carbones tienen entre un 1 y un 5 por ciento de cenizas, mientras que el llamado carbón óseo tiene entre un 30 y un 40 por ciento y se desecha en las minas. Cuando el contenido de cenizas es muy bajo, se trata exclusivamente de materia mineral absorbida por las plantas del suelo junto con el agua; pero cuando supera el 6 al 10 por ciento, probablemente se trate de lodos de las aguas de la ciénaga depositados por las plantas.
La antracita es el carbón más carbonizado, duro e ideal para uso doméstico, ya que contiene la mayor cantidad de carbono fijo, entre el 90 % y el 95 %. Es una variedad brillante, con fractura concoidea y alta gravedad específica, pero de bajo poder calorífico. Ha perdido casi todos sus materiales volátiles, y este tipo de carbón siempre se encuentra en zonas de estratos regionalmente perturbados y más o menos metamorfoseados. Cuando el carbón está compuesto completamente de carbono fijo, se denomina grafito. No suele considerarse una variedad de carbón, ya que no es fácilmente combustible, pero es evidentemente el último término de la serie del carbón.
El semiantracita también es un carbón duro, con entre un 80 % y un 85 % de carbono fijo y entre un 15 % y un 20 % de materia volátil. Sufre menos metamorfosis por deformación regional que la antracita. Estos carbones se parecen mucho a los anteriores, pero presentan un color más iridiscente, arden con facilidad y no se apelmazan ni obstruyen. Su capacidad calorífica es alta. También se les conoce como carbones vapor.
Los carbones húmicos (de humus o moho vegetal) son quizás el tipo más común y pueden considerarse carbón típico. Se fragmentan rectangularmente, por lo que a menudo se les llama carbones en bloque. Se les conoce generalmente como carbones blandos o bituminosos, pero este último término es engañoso, ya que no están formados por betún, sino por materiales húmicos. En estos carbones, la materia volátil representa entre el 30 y el 50 por ciento, por lo que se funden y aglomeran al arder; por lo tanto, se utilizan en la fabricación de coque. Cuando la materia volátil se acerca o supera el 50 por ciento, se dice que el carbón es «graso» y se utiliza mucho en la fabricación de gas de alumbrado y coque. El carbón de cannel (una corrupción de «carbón de vela», llamado así porque arde fácilmente con una llama similar a la de una vela) es uno de los carbones más grasos y generalmente rico en hidrógeno. Es un tipo denso, seco, sin estructura, sin brillo y negro, que se fractura con una fractura concoidea. Cuando se agote el suministro de petróleo y gas natural, estos carbones se utilizarán ampliamente para fabricar sustitutos. Los carbones de canal deben su naturaleza grasa al material vegetal del que están compuestos, principalmente esporas que las bacterias de las turberas han convertido en masas gelatinosas.
Los lignitos son carbones pardos de aspecto leñoso o arcilloso, y cuando están verdes contienen hasta un 40 % de agua. Su poder calorífico es bajo. Al secarse al aire, se descomponen fácilmente y se fragmentan en trozos planos paralelos a la estratificación. Suelen ser de edad Mesozoica o Genozoica.
Azufre en el carbón. — El azufre aumenta la propensión del carbón a la combustión espontánea, y más del 1,5 por ciento deteriora el carbón para la fabricación de gas o coque de alto horno.
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La cantidad de azufre en los carbones de edad pensilvaniana es muy variable, desde trazas hasta casi el 9 %. El promedio en diez carbones antracita del este de Pensilvania es del 0,6 % (0,4-1,0 %); en setenta y siete carbones húmicos del oeste del mismo estado es del 1,4 % (0,4-5,8 %); en veinticuatro carbones blandos de Ohio es del 2,2 % (0,4-6,3 %); y en los carbones de Indiana-Illinois, diecinueve muestras promediaron poco más del 2,0 % (0,3-4 %). Los carbones antracita de Pensilvania y los húmicos del campo Joggins parecen ser completamente de origen dulce, y son los que presentan la menor cantidad de azufre. Todos los demás carbones están intercalados con estratos con mayor o menor presencia de fauna marina, y como estos carbones provienen de marismas que a menudo se encontraban bajo el agua de mar, donde las bacterias sulfurosas eran más abundantes, el contenido de azufre es, en consecuencia, mucho mayor. El sulfuro de hidrógeno se encuentra en gran abundancia en los lechos de turba con acceso al agua de mar, según C. A. Davis, y rara vez se encuentra en la turba formada bajo agua dulce.
Tasa de acumulación de carbón. — En la región templada del norte, las turbas actuales se acumulan en los pantanos a un ritmo de aproximadamente 30 cm cada 10 años. Sin embargo, este 30 cm de material vegetal, tras cubrirse con 4,5 a 6 metros más de acumulación, se descompone, principalmente por hongos y bacterias, en aproximadamente 2,5 cm de turba. Por lo tanto, parece que la tasa actual de acumulación, medida a una profundidad de unos 5,5 metros, es de aproximadamente 30 cm de turba por siglo. Por otro lado, se ha observado que los tallos de las plantas en el carbón tienen ahora entre un diecisiete y un veinticuatro de su grosor original, lo que da una idea de la cantidad de material que se pierde al pasar de las plantas verdes al carbón. Durante la época de Pensilvania, cuando las plantas crecían exuberantemente, David White cree que la acumulación pudo haber sido a un ritmo de 60 cm por siglo. Ashley ha estimado que si la turba comprimida se acumula a un ritmo de 30 cm por siglo y el mismo espesor de carbón en tres siglos, se han necesitado 2100 años para formar 2 metros de carbón de calidad como el del yacimiento de Pittsburgh. Esta estimación es probablemente exagerada, ya que este carbón se acumuló en un clima subtropical con un crecimiento exuberante. Aun así, a los cambios bioquímicos les siguen los dinamoquímicos resultantes de la presión de la carga superpuesta y de los movimientos de la corteza, que consolidan, desvolatilizan y deshidratan aún más el combustible.
Por lo general, el carbón negro tarda mucho más en acumularse que el carbón pardo. Esto se debe a que, en el carbón negro resultante de las turbas más maduras, las aguas pantanosas experimentaron una oxigenación mucho mejor, lo que provocó, mediante cambios bioquímicos más marcados, una mayor destrucción del material vegetal que en el carbón pardo, donde las aguas estaban más estancadas y asépticas.
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Thiessen afirma que el carbón es principalmente un residuo vegetal, compuesto principalmente por las partes más resistentes*, como las cutículas, las cubiertas de esporas y polen, la corteza, el corcho y las cubiertas cerosas. Estas se componen principalmente de resinas, ceras resinosas, ceras y grasas superiores, junto con una cantidad mayor o menor de celulosa.
¶ Cómo se produce el carbón en la naturaleza
Por regla general, los yacimientos de carbón se encuentran entre sedimentos gruesos, es decir, están intercalados con areniscas y lutitas, y en estos tramos hay una ausencia más o menos completa de estratos marinos y de animales.
Las calizas pueden estar completamente ausentes, y cuando se intercalan con las lutitas carbonosas son delgadas y carecen de indudables organismos marinos. Se sabe que los mantos carboníferos yacen directamente sobre calizas marinas (crinidales en Ohio y Pensilvania), pero aun así no hay fósiles marinos ni siquiera en las capas basales de dichos carbones. En otras palabras, no hay transición de una faima marina pura directamente a un manto carbonífero. Sin embargo, no es raro ver calizas impuras superponiendo directamente al carbón (caliza Ames sobre 2 pies de carbón puro en Allegheny, Pensilvania, Fig., arriba), pero los contactos son agudos y no hay transición desde el carbón. Las lutitas de techado de los carbones [ p. 396 ] generalmente abundan en frondas finas de helechos, pero ocasionalmente hay cubiertas carbonosas muy impuras que contienen braquiópodos con concha fosfatada, o incluso faunas marinas enanas dispersas (Seville, Illinois). En todos estos casos se trata de los lechos basales del mar invasor, cuyas aguas pueden o no haber removido el material blando de turba y luego haberlo redepositado como lodo bituminoso, junto con las conchas encerradas.
En la gran mayoría de los casos, los carbones se sustentan sobre una subarcilla, generalmente no estratificada y llena de raíces y raicillas de plantas; en otros casos, las raíces están completamente ausentes, aunque estas arcillas suelen presentar una fractura vertical con algunos tubos verticales cortos y delgados aún conservados, que son los moldes de raíces que alguna vez existieron. Estas subarcillas a veces conservan los troncos enraizados del antiguo bosque aún in situ, como en la mina de carbón de Parkfield, Inglaterra (véase la figura opuesta). Por lo tanto, las subarcillas son suelos antiguos o los fondos arcillosos de las marismas. Estos suelos pueden ser arenosos, pero con mayor frecuencia son verdaderos clastos aluminosos, por lo que se denominan arcillas refractarias. Se describen en el capítulo sobre la época del Pensilvánico.
Condiciones favorables para la formación de carbón. — Las características físicas más notables de la época pensilvaniana eran los numerosos y extensos pantanos, la gran mayoría de los cuales se encontraban cerca del nivel del mar. Sin embargo, este nivel del mar era inestable, y aunque sus fluctuaciones pueden no haber superado los 15 metros, debido a la gran extensión de las planicies mareales y deltaicas, estas últimas se inundaron ampliamente por la crecida del mar. Esta oscilación del nivel del mar se debió a la marcada inestabilidad cortical de la época pensilvaniana; con cada crecida del nivel del mar, los ríos se represaban y las aguas sobre las planicies se volvían más o menos marinas, depositando lodos y calizas lodosas que a menudo abundan en restos de vida marina (véase lámina, pág. 365). Durante las elevaciones del terreno, que causaron los intervalos de reflujo, los arroyos se rejuvenecieron, erosionando algunos de los depósitos [ p. 397 ] del lecho marino anterior y extendiendo sobre las tierras bajas las gruesas areniscas y lutitas arenosas, que rara vez albergan organismos marinos (véanse las figuras, págs. 392 y 398). En estas épocas, y también cuando las cuencas marinas se habían llenado de sedimentos, se formaron grandes marismas de agua salada y dulce y lagos poco profundos, alrededor de cuyos bordes se establecieron las fioras de marisma (véase la figura inferior), que a su vez ocuparon la totalidad de las llanuras y áreas lacustres y llenaron las cuencas con masas gelatinosas o gelatinosas de material carbonoso. Estas alternancias entre la tierra y el mar se repitieron muchas veces.
Por lo tanto, se concluye que los yacimientos de carbón, por regla general, se forman de forma natural en su lugar de aparición, en marismas de agua dulce. Los carbones se deben principalmente al crecimiento in situ en deltas y valles fluviales, como los de Joggins, o en raras ocasiones pueden ser de material arrastrado por la corriente en lagos, como los de Commentry. Estos son los carbones limnéticos (del griego que significa «que vive en una marisma de agua dulce»). Los carbones también se formaron in situ cerca del nivel del mar, en las orillas de los mares epíricos o en las plataformas continentales, por plantas que crecieron tras las barreras marinas en marismas cuyas aguas fueron inicialmente salobres, pero con el tiempo se volvieron dulces. Estos son los carbones paralíticos (que significan «que crecen junto al mar»), a menudo de amplia extensión; abarcan esencialmente los del período Pensilvánico. La gran pureza de muchos carbones es una prueba más de que se formaron donde fueron encontrados, pues si estaban hechos de plantas arrastradas por la corriente, las corrientes de agua que los trajeron necesariamente debieron haber llevado también lodos o incluso arenas, que se habrían depositado con la materia orgánica.
Número de capas de carbón en una explotación carbonífera. — En Pensilvania hay veintinueve capas de carbón con un espesor total máximo de 32 metros. En Indiana, hay veinticinco, con un espesor total de 27 metros, y en Illinois, diecisiete. Las mediciones de carbón de Gales del Sur, Bristol y Somersetshire registran ochenta y cinco capas de carbón diferentes. En la región alemana de Saarbrücken, hay hasta doscientos veinte, sin incluir las de menos de 30 centímetros de espesor.
Yacimiento de carbón de Pittsburgh. — El pantano de carbón más grande de la época de Pensilvania fue el que formó el yacimiento de carbón de Pittsburgh, que se extendía ininterrumpidamente por 360 kilómetros en dirección noreste-suroeste y 160 kilómetros de este a oeste. Este pantano era veintidós veces más grande que el actual Pantano Dismal de Virginia-Carolina del Norte; sin embargo, no debe asumirse que toda la zona fuera un pantano de carbón continuo, ya que sin duda existían muchos lugares secos intermedios. I. C. White afirma que se sabe que el carbón de Pittsburgh es explotable en más de 15.000 kilómetros cuadrados del oeste de Pensilvania, el este de Ohio y Virginia Occidental, un área seis veces mayor que el Pantano Dismal. Este último, antes de que comenzara a drenarse, cubría un área de 64 por 40 kilómetros, y ahora es un gran yacimiento de carbón en desarrollo, cubierto con una capa de turba de hasta 4,5 metros de espesor en algunos lugares (véanse las figuras, págs. 177, 178 y 181 de la Parte I).
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Espesor de las capas de carbón. — El espesor de las capas de carbón varía desde una simple película hasta más de 24 metros. Una capa explotable debe tener al menos 60 cm de espesor, y es muy raro que supere los 2,4 a 3 metros. La enorme capa de antracita de Pensilvania tiene un espesor de unos 13,7 metros. La capa de carbón blando de Pittsburgh varía hasta 4,8 metros, con un [ p. 399 ] promedio de 1,8 a 3 metros. En la cuenca de Commentry, en el centro de Francia, existe una única capa de carbón del Pérmico Inferior que, localmente, supera los 24 metros de espesor.
Variabilidad en la sedimentación. — En los yacimientos de carbón existe una marcada variabilidad en la sedimentación, siendo las areniscas y las lutitas las que más varían y su distribución geográfica es muy inestable. Los horizontes más persistentes son los mantos de carbón más gruesos, las lutitas marinas calcáreas y, especialmente, las calizas marinas. En Pensilvania existen al menos ciento quince de estas alternancias en 2600 pies de estratos, y en Indiana, ciento veintiuna en 1300 pies.
La Sección Joggins. — Las medidas de carbón descritas anteriormente eran depósitos más o menos bajo la influencia del mar. Ahora nos centraremos en la célebre sección Joggins en Nueva Escocia, de origen diferente, y de la cual se puede estudiar casi cada metro en la cabecera de la Bahía de Fundy.
El nombre Joggins parece haber tenido su origen en el «jog-in and jog-out» de la costa. El espesor total de la sección aquí es de casi 13.000 pies, y parece ser toda de edad Pensilvánica [ p. 400 ]. A lo largo de esta masa de material grueso, en gran parte teñida de rojo, nadie ha encontrado un conjunto de fósiles marinos genuinos, o incluso un solo braquiópodo u otro animal marino indudable. Los fósiles están en las principales plantas terrestres, pero estos son abundantes solo en los techos de los carbones, mientras que los troncos arrastrados y postrados están casi todos restringidos a las areniscas grises y verdes, donde se encuentran como moldes. La «División 4» de Logan, con un espesor de 2539 pies, es el principal horizonte fosilífero con formación de carbón, y a menudo abunda en bivalvos de agua dulce, caracoles que respiran aire, crustáceos bivalvos, pequeños tubos de gusanos y huesos y huellas de anfibios; Incluso se conservan las impresiones de las gotas de lluvia. Los pantanos de carbón solían ser de corta duración, y los más persistentes a menudo se veían invadidos por agua fangosa que depositaba sobre los carbones puros subyacentes las numerosas zonas de pizarra negra.
Un estudio más detallado de esta sección muestra claramente que solo los troncos postrados fueron retirados de su lugar de crecimiento, cuyos restos ahora se ven como moldes en las areniscas. Los carbones, independientemente de su grosor, se formaron en marismas [ p. 401 ] de agua dulce en los lugares donde ahora se encuentran, ya que la mayoría de ellos se sustentan en suelos pantanosos aún llenos de raíces fosilizadas. Además, se conservan muchos suelos adicionales cuya vegetación expuesta fue arrastrada por las aguas que trajeron los lodos y arenas invasores y que los cubrieron. Otra prueba del origen de los carbones in situ, es decir, donde ahora se encuentran, se encuentra en los troncos de Sigillaria y Calamites que aún se mantienen erguidos en sus lugares de crecimiento (Figs., págs. 399 y 400). Hay muchos de estos troncos en niveles superpuestos; Logan informa de setenta y uno de ellos expuestos solo en la División 4 (véase también pág. 396). Estos troncos en pie han sido admirados por todos los geólogos desde que Richard Brown los descubrió en 1829, y sus dibujos realizados por Logan, Lyell y Dawson se han repetido en la mayoría de los libros de texto de geología. Miden hasta 7,6 metros de longitud, y algunos alcanzan los 1,2 metros de diámetro. A partir de sus pruebas, podemos coincidir con Lyell en que lo que observó en 1842 en Joggins demostró el origen in situ de estos yacimientos de carbón. También se conocen árboles fósiles erectos similares en Inglaterra y Francia.
Yacimientos de carbón de Pensilvania en América. — Los yacimientos de carbón de Pensilvania en América ocupan una superficie estimada en más de 645.000 kilómetros cuadrados, un total considerablemente mayor que el de cualquier otro continente del mundo (véase el mapa, pág. 402). China le sigue en superficie, algo menor que la de Estados Unidos; Rusia tiene 69.000 kilómetros cuadrados; Nueva Gales del Sur, Australia, 26.500; Gran Bretaña, 9.000; Alemania, 3.600; y Francia, 1.800.
Existen seis yacimientos de carbón de la era pensilvaniana en América del Norte. Son los siguientes (véase el Mapa 2, pág. 355):
1. Campo Acadiano. — Las formaciones carboníferas del Pensilván del este de Canadá, estimadas en unas 18,000 millas cuadradas (XK), se encuentran en Nueva Escocia, Nuevo Brunswick, Cabo Bretón y, en una extensión muy limitada, en el oeste de Terranova. Todas las formaciones carboníferas son limnéticas.
2. Campo de Rhode Island. — Esta es la cuenca carbonífera más pequeña, con una superficie de 500 millas cuadradas en Rhode Island y Massachusetts. Los carbones son de origen limnético y actualmente son altamente antracíticos y grafíticos.
3. Campo Apalache. — En el este de Pensilvania hay un campo aislado de carbón antracita limnético que cubre un área de apenas 500 millas cuadradas; sin embargo, es, con mucho, el campo antracita más productivo de Estados Unidos.
Este campo también tiene el área más productiva de carbones húmicos paralíticos en Estados Unidos, cubriendo aproximadamente 70.800 millas cuadradas en nueve estados, extendiéndose desde la frontera norte de Pensilvania y el este de Ohio hacia el suroeste 850 millas hasta el centro de Alabama, y desde los Apalaches hacia el oeste hasta la elevación de Cincinnati.
4. Campo Michigan. — El yacimiento de carbón húmico paralítico del sur de Michigan abarca una superficie de aproximadamente 11.000 millas cuadradas. Toda la prospección se realiza con la perforadora, ya que la región está profundamente cubierta de material glacial.
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5. Campo Interior Oriental. — Esta es una cuenca carbonífera aislada en Indiana, Illinois y el oeste de Kentucky, que abarca aproximadamente 58,000 millas cuadradas. Los carbones son húmicos blandos y están intercalados con zonas marinas.
6. Campo Interior Occidental. — Esta es la zona carbonífera más grande, aunque no la mayor en términos de producción. Abarca aproximadamente 94,000 millas cuadradas, se encuentra al oeste de la elevación de Ozark y se extiende desde el norte de Iowa y Nebraska hacia el suroeste, 880 millas hasta el centro de Texas. Tiene una extensión oriental al sur de Ozark, desde el centro de Oklahoma hasta Arkansas. Los carbones son húmicos blandos y de origen parahico.
Desperdicio de Carbón en la Minería. — La cantidad de carbón impuro en casi todas las capas de carbón de Estados Unidos varía entre el 10 y el 50 por ciento, con un promedio del 25 por ciento. Actualmente, todo esto se desecha, aunque gran parte podría utilizarse para la producción de gas para motores de gas. Debido a la minería defectuosa, la ingeniería deficiente, el derrumbe de techos, las presiones, los deslizamientos y los aplastamientos, aproximadamente entre el 30 y el 40 por ciento del carbón presente en las minas nunca se extrae y, por lo tanto, se pierde. En otras palabras, entre el 40 y el 70 por ciento del carbón presente se desperdicia o no se utiliza y nunca se recupera [ p. 403 ] tras el abandono de las minas. «Si los métodos derrochadores del pasado continúan», dice I. C. White, «si las llamas de 35.000 hornos de coque continúan oscureciendo el cielo a la vista de la ciudad de Pittsburgh, consumiendo con una velocidad espantosa un tercio de la energía y la mitad de los valores encerrados en estos invaluables suministros de carbón de coque, el siglo actual verá el fin de la supremacía industrial estadounidense en el negocio del hierro y el acero en el mundo».
Producción de Carbón. — En 1912, el carbón blando extraído en Estados Unidos ascendió a 450.000.000 de toneladas cortas, valoradas en $518,000,000. The anthracite output of Pennsjdvania for the same year was 75.000. 000 tons, valued at $177.000.000. En 1913, tres cuartos de millón de hombres estaban empleados en la minería de carbón. Desde 1814 hasta finales de 1900, Estados Unidos había producido 4.470.000.000 de toneladas cortas de carbón, y para finales de 1914 el total había ascendido a 10.358.000.000 de toneladas cortas. La cantidad total de carbón en Estados Unidos a menos de 3.000 pies de la superficie es estimada por M. R. Campbell en aproximadamente 3.540.000 millones de toneladas. En Nueva Escocia hay al menos 7.000.000.000 de toneladas de carbón susceptibles de ser trabajadas. Gibson estima que la cantidad total de carbón disponible en el mundo es de aproximadamente 11.801.000 millones de toneladas. De antracita, en millones de toneladas, hay aproximadamente 500.000; de carbón húmico, 3.903.000; y de lignito subhúmico y pardo, 7.398.000. Sin embargo, en estas estimaciones no se ha tenido en cuenta el carbón no explotable ni las pérdidas derivadas de la minería.
En 1815, año de la Batalla de Waterloo, la producción mundial total de carbón era inferior a 15 millones de toneladas; un siglo después, superaba los 1300 millones de toneladas, un aumento de casi cien veces. En 1913, Estados Unidos produjo la mayor parte de la producción mundial de carbón (39 %), y utilizó el 37 %; Gran Bretaña le siguió con el 22 %, del cual consumió el 15 %; mientras que Alemania ocupó el tercer lugar, habiendo extraído el 21 % y consumido el 19 %. Para un pueblo manufacturero, el carbón es la base de la prosperidad nacional. J. W. Gregory afirma que Gran Bretaña ha extraído solo alrededor del 6 % de su carbón disponible, y que, al ritmo actual de consumo, el suministro durará unos 600 años. El de Estados Unidos y Alemania, al ritmo actual de consumo, les durará a estos países 1500 años.
Riqueza Mineral de Estados Unidos. — Según C. K. Leith, la producción anual de minerales en todo el mundo es de casi 1.700.000.000 toneladas, y más del 90% de esta vasta riqueza extraída de la tierra consiste en carbón y hierro. De todos los minerales producidos anualmente, aproximadamente dos tercios se utilizan en los países productores, y el resto se exporta como intercambio internacional. La riqueza mineral de Estados Unidos se demuestra de inmediato con la afirmación de que este país produce un tercio de los [ p. 404 ] minerales del mundo (en 1913 el valor era de aproximadamente $2.500.000.000); Alemania, menos del 15%; Gran Bretaña, el 11%; ningún otro país, más del 5%. Estados Unidos depende de otros países para obtener nitratos, potasa, manganeso, cromita, magnesita, estaño, níquel, platino, mica, grafito, amianto, tiza, cobalto, etc., pero, sin embargo, somos más autosuficientes en lo que respecta a los minerales en su conjunto que cualquier otro país.
El carbón exportable del mundo está controlado por Norteamérica, que en 1913 suministraba alrededor del 40% de la producción mundial, por Inglaterra y por Alemania (Europa, el 54%). En cobre (65%) y petróleo (aproximadamente el 70%), Estados Unidos domina el mundo, y además es un factor muy importante en el suministro mundial de azufre (50%), fosfato, plata, hierro (38%) y cemento. Disponemos de un excedente anual de minerales para la exportación de aproximadamente mil millones de dólares, y necesitamos importar anualmente unos 175 millones de dólares. Son estas riquezas naturales las que nos permiten alcanzar el poder mundial en esta era de industrialización.
Para una buena descripción de los recursos minerales del mundo, véase el Atlas mundial de geología comercial, publicado por el Servicio Geológico de los Estados Unidos en 1921.
¶ Lectura colateral
M. R. Campbell, Los yacimientos de carbón de los Estados Unidos. Servicio Geológico de los Estados Unidos, Documento Profesional 100-A, 1917.
A. H. Gibson, Fuentes naturales de energía. Cambridge (University Press), 1913.
E. C. Jepfket, El modo de origen del carbón, Journal of Geology, Vol. 23, 1915, págs. 215-230.
K C. Jepfret, Estructura y origen de los carbones de coque. Science, nueva serie, vol. 58, 1923, págs. 285-286.
Mabie C. Stopes y R. V. Wheeler, Constitución del Carbón. Departamento de Investigación Científica e Industrial, Londres, 1918.
H. G. Turner y H. R. Randall, Un informe preliminar sobre la microscopía del carbón antracita. Journal of Geologj’, vol. 31, 1923, págs. 306-313.
D. Whitb y R. Thiessen, El origen del carbón. Oficina de Minas de Estados Unidos, Boletín 38, 1913.
Los recursos carboníferos del mundo. Duodécimo Congreso Geológico Internacional, Canadá, 1913.
Atlas mundial de geología comercial. Servicio Geológico de Estados Unidos, 1921. Carbón, págs. 9-16.
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