Cărbunele este o rocă foarte neobişnuită,din două motive. În primul rând ,este formată din materii organice ţesuturi odinioară vii, şi în al doilea rând spre deosebire de alte roci, arde şi degajă căldură.

Cărbunele a reprezentat primul combustibil utilizat în timpul revoluţiei industriale şi a jucat un rol foarte însemnat în dezvoltarea marilor ţări industrializate. Cărbunele conţine carbon, care-i şi conferă acea culoare neagră, caracteristică, şi gaze inflamabile cum ar fi hidrogen, azot şi oxigen.

Cea mai mare parte a cărbunelui s-a format în urmă cu aproximativ 360-286 de milioane de ani, într-o perioadă numită de geologi era carboniferă tocmai din cauza cantităţilor imense de cărbune care s-au format atunci. Acesta a luat naştere din pădurile tropicale preistorice, ce creşteau pe pământurile mlăştinoase. Pădurile se compuneau din arbori foarte diferiţi de cei care trăiesc în zilele noastre. Cea mai mare parte a lor erau arbori-ferigă giganţi. Existau,de asemenea, şi arbori de coada calului giganţi, dar si multe alte plante mai mici. După moarte, ferigile uriaşe celelalte plante cădeau în apele mlăştinoase. Aceste ape erau foarte sărace în oxigenul care favorizează acţiunea bacteriei ce produce putrefacţia, astfel încât arborii-ferigă au putrezit foarte încet şi s-au transformat în turbă, primul stadiu de formare al cărbunelui. În timpul formarii turbei apare o degajare de gaz de mlaştină numit gaz metan. Pentru a se transforma în cărbune , turba trebuie sa fie presată. Un strat de turbă cu o grosime de 10 şi 15 metri va forma un strat de cărbune de doar un metru grosime. Primul stadiu al comprimării a avut loc în mlaştinile primitive, o dată cu depunerea unor straturi succesive de vegetaţie intrată în putrefacţie, comprimând straturile inferioare sub greutatea lor. În perioada carboniferă scoarţa Pămâtului a suferit o serie de transformări. În timpul uneia dintre aceste perioade, turba a fost acoperită cu nisip şi mâl. Straturile de pământ şi turbă au fost îngropate sub mări pentru ca mai apoi să revină din nou la suprafaţă. În timp se formau noi mlaştini şi noi straturi de turbă. Acest proces numit sedimentare ciclică s-a produs de mai multe ori.

În regiunile carbonifere există un număr de zăcăminte situate unul deasupra celuilalt, cuprinsă între straturi de rocă sedimentară. Unele straturi de cărbune au o grosime de doar câţiva milimetri, altele au grosimi de câţiva metri.

Există trei categorii de cărbune .Tipurile acestora depind de gradul în care cărbunele s-a modificat în timp. Lignitul numit şi cărbune brun după culoarea lui, este cel mai puţin modificat şi are cel mai mic conţinut de carbon de aproximativ 30%. În timpul arderii acesta degajă mult fum şi relativ puţină căldură.

Huila este cea mai răspândită şi degajă cea mai multă căldură. Acest cărbune are de obicei straturi alternante întunecoase şi lucioase. Benzile lucioase erau la baza material lemnos, iar straturile întunecoase s-au format din rămăşitele plantelor mai mici. Huila conţine şi un alt compus, mai puţin dur, asemănător cu mangalul :acesta face cărbunele să murdărească în timpul manipulării.

Cărbunele superior este antracitul. Se compune din 98% carbon şi este foarte greu de extras , dar este curat la manipulare. Arde cu o flacăra foarte mare şi fierbinte, degajă puţin fum, însa este foarte greu de aprins.

Cărbunele este utilizat cel mai des ca şi combustibil. Până nu de mult, o cantitate mare de cărbune era arsă pentru încălzirea locuinţelor. În zilele noastre este ars pentru a genera electricitate sau în procese industriale. Înainte de exploatarea pe scară largă a gazelor naturale, unele ţări îşi produceau întreaga cantitate de gaze din cărbune.

Ţările fără resurse de gaze naturale, recurg încă la acest procedeu. Producerea gazelor din cărbune este asociată cu producerea cocsului, un combustibil esenţial în producerea şi topirea metalelor. Producerea cocsului: cărbunele este ars în cuptoare etanşe. Cărbunele nu arde din cauza oxigenului, dar odată cu căldura se degajă amoniac, gudroane, gaze şi uleiuri uşor volatile lăsând în urmă un reziduu dur. Acesta este cocsul. Cărbunele este şi materia primă pentru procesele chimice. Amoniacul, gudroanele şi uleiurile uşor volatile rezultate din cocsificare sunt utilizate pentru realizarea altor produse cum ar fi: vopsele pentru ţesături, antiseptice, medicamente, parfumuri, fertilizatori, pesticide, insecticide, sau chiar lac de unghii. Din cărbune se poate produce chiar şi zaharină.

Cărbunele este zăcământul cel mai bogat de combustibil fosil. Rezervele mondiale cunoscute sunt estimate a fi suficiente pentru 200 de ani, la o rată de consum cu cea actuală, şi mulţi experţi sunt de părere că există cam de 15 ori mai mult cărbune rămas nedescoperit. Trei ţări deţin două treimi din rezervele mondiale descoperite. SUA are 30%, Rusia şi statele aliate cam 25%, iar China 10%.Restul rezervelor de cărbune sunt situate în Australia, Canada, India , Germania, Polinia, Africa de Sud şi Marea Britanie. În America de Sud doar patru ţări Argentina, Brazilia, Chile şi Columbia deţin zăcăminte bogate de cărbune. Cea mai mare parte a cărbunelui este îngropat adânc sub pădurile tropicale unde este greu de exploatat. Dintre cele 52 de ţări africane, doar opt exploatează:

Africa de Sud şi Zimbabwe, cu cele mai mari zăcăminte, Algeria, Maroc, Mozambic, Nigeria, Tanzania şi Zair.

Uneori pe pantele dealurilor şi pe malul râurilor apar aflorimente de cărbune. Poate că astfel a fost descoperit de chinezi cu 3000 de ani în urmă. O data descoperit, zăcământul a fost exploatat în adâncime. Astăzi, prospecţiunea cărbunelui reprezintă una din activităţile de baza ale geologilor. Ei cunosc din experienţă, genul de teren sub care s-ar putea ascunde cărbune, mai ales în zonele cu roci din perioada carboniferă. Fotografiile din avion sau chiar din satelit ajută mult la identificarea acestor zone. Următorul pas la fel ca în prospecţiunea petrolului, se referă la cercetarea seismică a zonei. Utilizând explozivi şi alte mijloace, geologii transmit în interiorul Pământului unde de şoc. Instrumente ultrasensibile, numite geofoane, sesizează ecourile undelor de şoc ce sunt reflectate de

diferitele straturi de roci. Ele reflectă undele de şoc în mod diferit, cu puteri diferite, şi prin analiza caracteristicilor reflexiei se poate determina structura rocilor şi adâncimea la care se găsesc. Pentru a descoperi zăcămintele actuale de cărbune şi a estima adâncimea la care se găsesc se execută forări şi se extrag mostre. Probele de rocă sunt apoi analizate şi examinate. O alta metodă, deseori utilizată pentru explorarea straturilor din subteran, este cea a sondării. Iniţial ea s-a utilizat la prospectarea petrolului şi a gazelor naturale.

Prin sondare în interiorul unui puţ sunt coborâte diverse dispozitive pentru a testa natura rocilor.

Sonda este coborâtă în interiorul puţului şi apoi ridicată înapoi la o viteză controlată.

Instrumentele sensibile din interiorul sondei măsoară porozitatea şi radioactivitatea rocilor, detectează fisurile ( rupturile dintre diferitele straturi de roci ) şi rezistenţă electrică a rocilor, adică modul în care ele conduc sau nu electricitatea.

Grosimea unui zăcământ de cărbune poate varia de la câţiva centimetri la câţiva metri.

Indiferent de grosime, există două feluri de extracţie: mineritul de suprafaţă şi cel subteran. Mineritul de suprafaţă se practică atunci când zăcământul de cărbune este aproape de suprafaţa solului. Este răspândit în Australia şi SUA şi folosit la exploatarea lignitului în Europa de Est (inclusiv în România ) . În majoritatea minelor de suprafaţa din Marea Britanie se extrage cărbunele aflat până la 33 metri sub pământ. În alte regiuni adâncimea poate fi mai mare. Cea mai adâncă mină de suprafaţa este în Germania, la 325 metri adâncime. Mineritul de suprafaţa provoacă mizerie. Arii extinse sunt excavate şi peisajul devine urât. Munca începe cu brăzdarea solului şi a rocilor care sunt apoi depozitate la marginea exploatării. Ele servesc şi ca ecrane protectoare pentru reducerea zgomotului.

Cărbunele este apoi scos cu excavatoare imense. Cel mai mare excavator din Marea Britanie este cel cu cupa ,,Big Geordie’’ cu capacitatea de 3000 de tone. Cupa poate ridica două autoturisme şi excavata, la o singură ridicare, aproape 100 tone de material.

În alte ţări se utilizează chiar excavatoare mai mari ,,Big Muskie” cel care operează în statul Ohio din SUA, are o capacitate a cupei de 10 000 de tone. Cel mai mare excavator are o capacitate de 13 000 de tone şi se află la mina de lignit din Hambach, în Germania. După extragerea întregii cantităţi de cărbune, se trece la refacerea peisajului.

Principala metodă de minerit utilizată în Marea Britanie şi în Europa Continentală este cea a mineritului în subteran. Aceasta produce 40% din totalul de cărbune extras în SUA şi mai mult de jumătate din cărbunele Australiei. Multe zăcăminte de cărbune sunt situate la mare adâncime. Cea mai adâncă mină din Marea Britanie se află la peste 1300m sub pământ. Pentru a ajunge asemenea adâncimi se sapă puţuri verticale. Minerii coboară cu lifturile şi cărbunele este adus la suprafaţă la fel. Uneori galeriile subterane se pot extinde pe orizontală pe mai mulţi kilometri şi transportul este asigurat cu trenuri electrice. Unde zăcămintele pot fi atinse de pe panta dealurilor, se sapă galerii principale de pătrundere. Minerii coboară în aceste galerii cu trenuri electrice, iar cărbunele este adus la suprafaţa pe benzile rulante ale conveioarelor. Există două tehnologii principale de minerit subteran. Vechea tehnologie, utilizată încă pe scară largă în SUA, este cea în

abataje. Această tehnologie presupune săparea galeriilor prin cărbune, lăsând piloni de cărbune pentru susţinerea tavanului. Prin utilizarea acestei metode nu se poate extrage decât o parte a zăcământului de cărbune.

Cealaltă metodă este mineritul în faţadă. Este cea mai utilizată în Europa şi câştigă tot mai mult teren în SUA. Se sapă două galerii paralele la o distanţă de aproximativ 20m una de alta. Echipamente speciale taie zăcământul dintre cele două. Pe măsură ce echipamentul înaintează, galeriile rămase în urmă sunt lăsate să se surpe. Prin aceasta tehnologie se poate extrage aproximativ 90% din cărbune.

Arderea cărbunelui produce fum ce conţine compuşi sulfuraţi. Aceştia provoacă ploi acide care distrug vegetaţia, ucide peştii şi alte creaturi marine, provocând şi deteriorarea clădirilor construite din cărămizi şi piatră. În urma arderii cărbunelui rezultă dioxid de carbon care este un factor responsabil de una dintre marile probleme ecologice contemporane, numită efect de seră. 

Consumul energetic mondial

Ţiţei 34%

Cărbune 26%

Gaze naturale 17%

Biogaz 14,2%

Hidroenergie 5,5%

Energie nuclearaă 3,3%