Geologische begrippen (deel 40)

Vluchtigheid
Is een term uit de natuurkunde of scheikunde om aan te duiden dat bepaalde stoffen zeer snel verdampen. Wanneer vluchtige stoffen aan de lucht worden blootgesteld zullen ze verdampen. Sommige verbindingen, zoals benzine en spiritus, hebben een hoge dampspanning en dus een laag kookpunt. Deze verbindingen noemt men vluchtige verbindingen. Als een mengsel aan de lucht wordt blootgesteld, zijn het normaal gezien de meest vluchtige verbindingen die men overheersend ruikt. In de geologie wordt bij het bestuderen van gesteenten onder hoge druk en temperatuur met vluchtigheid vaak een stof of component bedoeld die snel smelt, dat wil zeggen dat de stof een laag smeltpunt heeft.


Extra uitleg over refectie en glans, REFLECTIE, GLANS.

Afhankelijk van het percentage vluchtige bestanddelen, wordt steenkool onderverdeeld in verschillende klassen.
  1. Gasvlamkool: vluchtige bestanddelen 45- 45 %. hoge hardheid. industriekool.
  2. Gaskool: vluchtige bestanddelen 30 - 35 %, matige hardheid, gunstig bakkend vermogend, industriekool, of bijmenging van cokeskolen.
  3. Vetkool: vluchtige bestanddelen 18 - 30%, sterk bakkend vermogen, cokeskolen bij uitstek zacht.
  4. Esskool: vluchtige bestanddelen 12 - 18 %, laag bakkend vermogen, rookloos, matige hardheid, centrale-kolen.
  5. Magere kool: (Anthraciet B): vluchtige bestanddelen 8 - 12 %, zeer gering bakkend vermogen, rookloos, huisbrandkolen, centrale-kolen. (Anthraciet A): vluchtige bestanddelen 4 - 8 %, geen bakkend vermogen, rookloos, huisbrandkolen, reductiemiddel.


Voor extra uitleg over
hoogveen klik op HOOGVEEN
laagveen, klik op LAAGVEEN.
het tijdvak Atlanticum, klik op ATLANTICUM.
hoogveenmos, klik op HOOGVEENMOS.
bruinkool, klik op, BRUINKOOL.
bitumen, klik op BITUMEN.
asfalt, klik op ASFALT.
teer, klik op TEER.

Bestudeer eerst bovenstaande cursus.
Vul de gaten in. Druk dan op de toets "Controleer" om je antwoorden te controleren. Gebruik wanneer aanwezig, de "Hints"-knop om een extra letter te krijgen, wanneer je het lastig vindt om een antwoord te geven. Je kan ook op de "[?]"-knop drukken om een aanwijzing te krijgen. Let wel: je verliest punten, wanneer je hints of aanwijzingen vraagt!

MEN KAN DE OEFENING OOK OPNIEUW MAKEN, DOOR MET DE RECHTERMUISTOETS OP HET SCHERM TE KLIKKEN EN DAN IN HET GEOPENDE VENSTER, INDIEN HET WOORD ER STAAT, TE KLIKKEN OP "VERNIEUWEN"
   anaerobe      anthraciet      asfalt      Atlanticum      bitumen      boorgruis      boorkop      brandstof      eutroof      fracties      inkoling      kerosine      koeling      koolsofdioxide      koolstofgehalte      mesotroof      methaan      migreren      oilpool      oligotroof      Ombrogeen      organisch slib      reflectievermogen      stikstof      Teer      Topogeen      verhit      vervuiling      vluchtigheid      water   
FOSSIELE BRANDSTOFFEN
Veen, bruinkool, steenkool
Bruinkool en steenkool ontstaan uit veen door toename van het . Dit gaat gepaard met afname van de , toename van het en dus van de glans. Bij voortschrijden van de inkoling is er sprake van een inkolingsreeks: turf, zachte bruinkool, matbruinkool, glansbruinkool, vlamkool, gaskool, vetkool, esskool, magerkool, anthraciet.


Veen en Veenvorming
Normaal gesproken wordt dood plantenmateriaal snel afgebroken door de aanwezigheid van zuurstof en de werking van bacteriën. Vooral bij hoge temperaturen en droge omstandigheden gaat de afbraak snel. Bij aerobe afbraak ontstaat dan H2O en CO2. Bij de afwezigheid van zuurstof treedt echter afbraak op, waarbij CH4 ontstaat. In natte en vochtige omstandigheden gaat de afbraak langzamer dan de ophoping, waardoor veenvorming optreedt. Veen komt vooral voor in gematigde vochtige streken. In Nederland en België is het meeste veen gevormd in het , waarschijnlijk door het vochtoverschot dat optrad door de overgang van naaldbos naar loofbos in die periode en de stijging van de grondwaterspiegel onder invloed van de zeespiegelstijging.

Men onderscheidt laagveen, dalveen en hoogveen.
veen (veen, dat vrijwel alle water verkrijgt uit de atmosfeer, uit neerslag, zoals bij hoogveen). Dit veen ligt dus boven de grondwaterspiegel.
veen (veen, dat vrijwel alle water ontvangt als grondwater, zoals bij laagveen). (Topogeen = de vorming gerelateerd aan een specifieke topografische situatie en daaraan gerelateerde waterhuishouding; term wordt bijv. gebruikt voor de beschrijving van veen- en bodemvorming). Men maakt ook wel onderscheid naar de grondstof voor de veenvorming in:
  1. rietveen: veen bestaande uit de resten van riet en andere waterplanten. Rietveen kan ontstaan in zoet tot brakke, voedselrijke milieus en wordt gevormd rond de grondwaterspiegel tot ongeveer 2 meter onder de grondwaterspiegel.
  2. Zeggeveen: veen bestaande uit de resten van een vegetatie gedomineerd door zegge. Zeggeveen kan ontstaan in zoete, matig voedselrijke milieus rond de grondwaterstand tot ongeveer een halve meter onder de grondwaterstand.
  3. veenmosveen: veen bestaande uit de resten van veenmos. Doordat veenmos veel water kan opzuigen kan het hoogveen boven de regionale grondwaterspiegel blijven uitgroeien. Hierdoor staat het onder invloed van regenwater is het zeer zuur en voedselarm.
  4. heideveen: Veen voornamelijk bestaand uit de resten van heide. heischeen In het Westland voorkomende dunne harde laag op ongeveer 1 m beneden maaiveld, bestaand uit ca. 10% kalk, 25% lutum en 65% zand
  5. bosveen: veen bestaande uit de resten hout, kenmerkende soorten zijn els, wilg en populier. Bosveen kan vormen in zoete, voedselrijke milieus rond de grondwaterstand.


Alle organisch materiaal rot in aerobe (zuurstofrijke omstandigheden) snel. In een anaerobe (zuurstofarme omgeving), dus onder water, verloopt de rotting langzaam en kan er accumulatie plaatsvinden. Hierbij is het water eerst nog (Ecologische term die aangeeft dat water rijk is aan voedingsstoffen (bijvoorbeeld nitraten, fosfaten), maar daarna wordt het via (Matig voedselrijk. Matig rijk aan minerale voedingsstoffen) tenslotte (voedselarm). In Noord- en Oost-Nederland kon men zich de veenafzetting als volgt voorstellen. Tijdens het Holoceen vormden zich eerst eutroof/mesotroof verlandingsveen (riet- en zeggeveen). Later ontstond het grondwaterveen (moerasbosveen). Tijdens het Atlanticum vormde zich hierop oligotroof veenmosveen (regenwaterveen). Hardwaterlagen (bruine, jonge, humeuze inspoelingslagen en zand onder veenafzettingen). De waterdoorlatendheid ervan is klein.


Bruinkool
Bruinkool (ligniet) staat wat inkoling betreft tussen veen en steenkool in. (Spriet, ook wel als ligniet of met de verouderde term prits aangeduid, is een soort bruinkool. Het heeft een hoog zwavelgehalte en is een goede en goedkope brandstof. Spriet heeft een kastanjebruine kleur en is samengesteld uit 'brokken grond' en niet geheel vergane prehistorische stukken takken en boomstammen. Deze takken kunnen een ge­middelde lengte bereiken van 20 tot 50 centimeter. De plantengroei die uiteindelijk tot spriet werd omgezet dateert uit het boven-Plioceen of onder-Pleistoceen. Bij de verbranding van spriet komt vanwege het hoge zwavelgehalte een doorgaans als onaangenaam omschreven rookgeur vrij).

Bij inkoling neemt het koolstofgehalte toe, terwijl (CO2), (N2), (H2O) en (CH4) ontwijken. Het proces voltrekt zich onder invloed van druk, temperatuur en vooral ook van tijd. Bruinkool bevat 10-75% water.
Xyliet is ingekoolde stukken hout, qua inkoling vergelijkbaar met zachte bruinkool. In het gebied tussen Nederlands Limburg en de Rijn bevinden zich omvangrijke bruinkoolafzettingen. Deze zijn gevormd in het Mioceen.


Steenkool
Steenkool is een fossiele delfstof, steenkool is het restant van organisch materiaal, vandaar de naam fossiele delfstof. Steenkool ontstaat door verdere . Bij is het koolstofpercentage opgelopen tot 95%.

materie koolstofgehalte
levende plant50%
veen(turf)60%
bruinkool70%
steenkoolvanaf 80%
antracietongeveer 95%
diamant100%


Men spreekt nog van steenkool bij minder dan 40% organische bestanddelen. Steenkoollagen zijn altijd laagsgewijs afgezet. Het zijn accumulatielagen van organisch materiaal, afgewisseld door sedimentatielagen van ander materiaal, vooral van schalie en zandsteen. Dit afzettingspatroon blijft gehandhaafd, zolang de bodem regelmatig relatief daalt.


Aardgas
Aardgas kan zich uiteraard nog gemakkelijker verplaatsen naar de bovenste lagen van een reservoirgesteente. Bij het aardgas in Groningen (Slochteren) fungeert zandsteen van het Rotliegendes uit het Onder-Perm als reservoirgesteente.

BOREN NAAR GAS
Bij het boren naar gas wordt - om de van grondwater te voorkomen - tot een diepte van 30 meter eerst een stalen buis de grond ingeheid, de conductor. Om het bovenste deel van de buis wordt een betonnen putkelder gebouwd en daarboven de boortoren. Aan de bovenkant van de putkelder zit een draaiende stalen schijf die ervoor zorgt dat de wordt aangedreven. Onder de conductor zit de boorstang, die kan worden verlengd met pijpen. Door de holle boorstang wordt continu vloeistof gepompt, die zorgt voor van de boorkop en die het vermalen gesteente naar de oppervlakte brengt . Deze spoeling voorkomt ook dat gas door het boorgat naar de oppervlakte ontsnapt. Het boren gaat in het begin snel, tot zestig meter per uur, maar in dieper gelegen, hardere aardlagen kan het tempo dalen tot soms maar twintig centimeter per uur. Een boring duurt vier tot acht weken. De aangeboorde aardlagen en het bevatten aanwijzingen over de aanwezigheid van gas. Soms kan er recht naar beneden worden geboord, maar meestal, zoals in natuurgebieden of onder woonwijken, wordt schuin geboord.


Aardolie
Aardolie is een vloeibare fossiele brandstof, een mengsel van koolwaterstoffen, dat voor 83-87% bestaat uit C (koolstof) en voor 11-14% uit H (waterstof). Aardolie bestaat uit een hele reeks koolwaterstoffen met verschillend moleculairgewicht. Als een molecuul 1 tot 4 koolstofatomen bevat is de verbinding gasvormig. Vb. aardgas. Bij 5 tot 15 koolstofatomen per molecuul is de stof vloeibaar: de eigenlijke aardolie.
Bij meer dan 22 koolstofatomen per molecuul is de stof vast. Men spreekt dan van of pek. is een bestanddeel van pek. Al deze natuurlijke koolwaterstoffen vat men samen onder de naam .

Het ontstaan van aardolie: dood organisch materiaal in zeeën, hoofdzakelijk afkomstig van plankton zinkt naar de bodem. In het bovenste zeegedeelte vindt afbraak plaats door zuurstofgebruikende fauna. Bij verdere bezinking vindt afbraak plaats door anaërobe (in zuurstofvrije) omgeving levende bacteriën. De rest van de organische stof zinkt met het sediment naar de bodem. Als een sediment minstens 2 tot 10% organisch materiaal bevat spreekt men van sapropelium (). Dit sapropeel ziet men als de grondstof voor het ontstaan van aardolie. Voorwaarde is, dat het sediment, dat later het moedergesteente voor de aardolie vormt, fijnkorrelig is.
Een recent voorbeeld, waar dit proces nog plaats heeft vinden we in de Zwarte Zee. Essentieel is een vrijwel afvoerloos bekken zonder noemenswaardige bodemcirculatie.
Gevormde aardolie zal in veel gevallen (zich verplaatsen) binnen het moedergesteente of uit het moedergesteente naar een poreus reservoirgesteente. Dit gesteente kan bv. zandig of kalkachtig zijn.
Een kalkachtig reservoirgesteente is veelal een breccie of een anderszins tektonisch vervormd gesteente, waarin veel scheuren en breuken voorkomen.
Binnen het reservoirgesteente zoekt de aardolie de hoogste punten op. Als hier ondoorlaatbare gesteenten verdere migratie tegenhouden, dan wordt de aardolie als het ware gevangen in een oiltrap en kan ze zich ophopen tot een exploitabele hoeveelheid, een aardolieaccumulatie of . Anticlinalen, discordanties en breuken bij deze processen een rol spelen.

RAFFINEREN VAN AARDOLIE
Voordat de aardolie daadwerkelijk als wordt gebruikt wordt het eerst verwerkt. De ruwe aardolie zoals die uit de grond komt is namelijk nog niet geschikt omdat het een mengsel is van allerlei verschillende koolwaterstoffen en daardoor erg dik. De ruwe olie wordt daarom verwerkt in grote raffinaderijen, waar de koolwaterstoffen worden gescheiden in bestaande uit stoffen met een ongeveer gelijke ketenlengte. Dit gebeurt door middel van gefractioneerde destillatie in enorme destillatiekolommen.

Het principe van de destillatie is als volgt: de ruwe olie wordt onderaan de kolom ingebracht. De olie wordt tot vrij hoge temperatuur, enkele honderden graden Celsius. Vrijwel alle stoffen zullen dan verdampen, met uitzondering van de stoffen met de langste ketenlengte, omdat die het hoogste kookpunt hebben. De olie die niet verdampt wordt afgetapt, het vormt de eerste fractie. De verdampte olie komt via kleppen in een volgend hoger gelegen deel van de kolom terecht. Daar is de temperatuur iets minder hoog, waardoor sommige stoffen weer vloeibaar zullen worden. Deze kunnen weer afgetapt worden, ze vormen de tweede fractie. De rest stijgt weer door naar het volgende deel van de kolom, enzovoorts.

Uiteindelijk ontstaan op deze manier allerlei stoffen met evenzoveel bestemmingen. Het grootste deel wordt toch wel gebruikt als brandstof: van zware stookolie voor schepen en de veelgebruikte diesel tot voor vliegtuigen en natuurlijk benzine.