BUDAPEST

AZ
ATHENAEUM
IRODALMI ÉS NYOMDAI RÉSZV.-TÁRSULAT KIADÁSA

A különböző anyagok fölhasználása a kultúra fejlődésével változik, jelentőségéből, értékéből veszít, végül egészen használaton kívül marad. A tűzkő, az ősember első legfontosabb anyaga már rég elvégezte szerepét s a történelemelőtti ember drága kincse, a nefrit, ma már csak különlegesség számba megy nálunk, míg a kínaiaknál ma is értékes drágakő. Az idő tehát lényegesen módosítja az anyagok értékelését s a haladó kultúra a hasznosításra alkalmas anyagok számát növeli, régieket használatból kiszorít, újakat forgalomba hoz. Ez az időbeli változás annyira szembeötlő, hogy egyes anyagok uralkodó alkalmazása tudvalevőleg kifejezetten jellemzi az emberi művelődés egyes időszakait. A kő-, bronz-, vaskorszak megkülönböztetés a megfelelő anyagok fölhasználását jelenti, mindegyike azok értékesítési lehetőségeinek megismerése nyomán.

A földkéreg nyersanyagainak értéke azonban még különböző külső viszonyoktól is függ. A világpiaci helyzet, egyes anyagokban mutatkozó pillanatnyi szükséglet, kereslet és kínálat s a földrajzi fekvés irányítólag hatnak az értékelésre. A legközönségesebb anyag, mint a mészkő, más elbírálásban részesül a mészkőhegységek területén, mint a hegyektől távol eső alföldi rónán. Máskor a ritka és különös anyagok értékét növelik vagy csökkentik a szállítási lehetőségek, illetve a megközelíthetőség. Végül még nagyobb mértékben esik latba az anyagok előfordulásának mélysége s ezzel kapcsolatos műszaki nehézségek, amelyek azok fölszínre hozását, termelését akadályozhatják, költségeit növelik. Mindezek alapján megállapíthatjuk, hogy az emberi értékelés nagyon viszonylagos s mivel alig van olyan anyag, amely önmagában értékesnek mondható, azért természettudományos meghatározás nincs is a természeti kincsek fogalmára. Helyenként, koronként és kultúrfokonként a földkéreg más és más anyagai válnak természeti kincsekké.

A gőzgép fölfedezése óta a földkéregnek az emberi művelődés szolgálatába állított anyagai között a kőszén olyan vezető szerepet nyert, hogy ezt az időszakot joggal mondhatjuk kőszénkornak. A természeti elemekkel szemben babonás félelmet s vallásos tiszteletet tanusító ember ezzel a kincscsel olyan erő birtokába jutott, amelynek segítségével ura lett a térnek, legyőzte a távolságokat és hatalmába vette a vízzel borított óceánokat. A kőszenet ismerte már az ókori ember is, de a fölhasználási lehetőségét csak az újkor hozta meg. A kőszén tehát az ókorban és középkorban nem volt a természeti kincsek közé sorolható, de rögtön azzá lett, midőn az ember a benne rejlő erőt megismerte. Alkalmazásának és fölhasználásának gyors fejlődése s rövid idő alatt elért kultúrtörténeti vezető szerepe alig hasonlítható össze bármelyik más nyersanyagéval. A XIX. század napjainkig tartó óriási technikai fejlődése s ezzel megalapozott kulturális megújhodása csaknem kizárólag a kőszén használatára vezethető vissza. Hosszú évtizedeken át a kőszén csaknem egyedüli erőforrás volt, míg mintegy két évtized óta megjelent mellette a petroleum is, amely a használatban mindinkább nagyobb területeket hódít el tőle s bizonyos irányú technikai alkalmazásban a kőszenet fölülmúlva, jelentőségben évről-évre növekedik. Ime szemünk láttára értékelődnek a nyersanyagok, amiről föntebb szóltunk! Félévszázad előtt a petróleumot még csak világításra használták s ma már elérte, sőt bizonyos irányban meghaladta a kőszén használati lehetőségeit.

A mi korunknak a kőszén és petróleum a legfontosabb erőforrásai, amelyeknek birtoklása nemzeteknek és országoknak világgazdasági fölényt biztosít. Ezért áll most a kőszén s legújabban a petróleumterületek megszerzése gazdasági és katonai bonyodalmak titkos vagy leplezetlen mozgató rúgója gyanánt a világpolitika tengelyében. A kőolaj (petróleum) magas értelemben kihasználható munkaerő. A kőszéntüzelés ezzel szemben nagymértékű erőveszteséggel jár, mert a rostély, kazán, gőzvezeték sok hőveszteséget jelent. Ezért napról-napra mindinkább több alkalmazásban érvényesül a földolaj, részben mint közvetlen hajtóerő, részben mint kazánfűtő tüzelőolaj. Mindkettő sokkal nagyobb hatásfokot szolgáltat bármilyen kőszénkihasználással szemben, aminek oka nemcsak magasabb fűtőértékében, - legalább 10-11.000 hőegység a legjobb kőszenek 7-9000 hőegységével szemben - hanem kényelmesebb tárolásában s az ezzel kapcsolatos nagy térmegtakarításban rejlik. Ezért az utolsó évtizedben a tengeri hajók túlnyomó része olajtüzelésre tért át. Míg az olajtüzelés 1913-ban a tengeri hajók közül csak 1.3 millió tonna hajótérben volt bevezetve, addig 1921. év végén 13 milliót tett ki ez a mennyiség, tehát nyolc év leforgása alatt megtízszereződött.

A földolajnak hajózási célokra kiválóan alkalmas volta adja meg ennek a nyersanyagnak gazdasági értéke mellett világpolitikai jelentőségét. A tengerek szabadságát védő hadihajók akcióképességét lényegesen növeli az olajtüzelés, a tengerek uralmát tehát csak a kiadós olajterületek megszerzése biztosíthatja. Ennek a kapcsolatnak fölismerése magyarázza meg azt az élénk s napjainkban mind hevesebbé vált érdekküzdelmet, amely a világ földolaj előfordulásainak megszerzése körül a két legnagyobb versengő tengeri hatalom, Amerika és Anglia között folyik.

A szén és petróleum nagy jelentősége a gépek használatával függ össze. Ma már szükségtelen részletesebben magyarázni, mit jelent a gépek használata az emberi művelődésben. Egész testi és szellemi jólétünkre semmisem volt olyan átalakító hatással, mint a kézi erőt ügyességben, tökéletességben, gyorsaságban, erőben, kitartásban és főként teljesítményben messze meghaladó gépi erő. Az alkotó ember tevékenységi köre rendkívüli módon megnövekedett és embermilliók használatára való cikkek előállítása egyenletes kivitelben, rövid idő alatt lehetővé vált. Gondoljunk csak a régi kézi fonású cérnára s a mai túlfinomult cérnagyárak üzemeire; az utóbbiaktól kikerülő mennyiség készítéséhez százmillió ember szorgalmas munkájára volna szükség, akik, ha azt a mai forgalmi áron akarnák előállítani, naponta alig keresnének többet ezer koronánál. Mindez a természettudományok és azok alkalmazásának, a technika által elért csodás fölfedezések segítségével a szén és petróleum fölszabadított energiáival vált lehetővé.

A kőszén és petróleum fontossága egyelőre a legközelebbi jövőben s még sokáig az emberiség és egyes népek történetében nagyjelentőségű és messzire kihat. Már egymagában ez a tény is fölkeltheti érdeklődésünket e nyersanyagok iránt, amelyektől végső kihatásukban ilyenformán legegyénibb emberi sorsunk, kultúránk függ. De ettől függetlenül a földtörténet mozgalmas eseményeinek ismeretébe vezet bennünket a nyersanyagok természetének megismerése. A kőszén és földolaj ugyanis a földkéreg összetételében résztvevő anyagok: kőzetek, amelyeknek vizsgálata a földtan tárgykörébe tartozik. A földtan ismertet meg bennünket keletkezésük módjával, azok feltételeivel, előfordulásukkal s minden sajátságukkal. Ezek a földtani ismeretek előfeltételei e gazdaságilag annyira fontos nyersanyagok fölkutatásának s termelési lehetőségeinek. Földtani tekintetben a kőszén és petróleum szerves eredetű üledékes kőzetek, amelyek keletkezésük, leülepedésük óta többé-kevésbé bonyolult, hosszú és területenként más-más földtani folyamatokon mentek át. Ezek a földtani folyamatok fölismerhető jellemző nyomokat hagytak vissza, amelyeknek tisztázása és megkülönböztetése adja a kőszén és petróleum bányászati föltárásának alapjait. Ezen a mezsgyén tehát a tudományos megállapításokkal a gyakorlati térre jutunk, úgyhogy az elvont földtani vizsgálat minden éles határ nélkül a mindennapi élet szükségleteivel közvetlen kapcsolatba jut.

A kőzetek, melyek közé a kőszenet és petróleumot soroljuk, földünk legkülső részének alkotóanyagai. Jelentéktelen, két kilométernél alig valamivel nagyobb az a mélység, ameddig ebben a külső szilárd kőzetrétegbe behatoltunk eddig, s mégis milyen változatos anyagok, a kőzeteknek milyen sokfélesége tárult már eddig elénk! Ezt a sokféle kőzetet három nagy csoportba osztjuk, amelyeket vulkáni vagy kristályos, üledékes vagy réteges és átalakult kőzetek csoportjának nevezünk. Az első csoport anyagát a vulkánok lávájának kihűlt, megmerevedett s többnyire kristályos kőzetei adják. A másodikba a különböző helyeken többnyire hosszú időn át lassan leülepedett kőzetek tartoznak, az átalakult kristályos palák pedig földünk legrégibb kristályos vagy üledékes kőzeteinek utólagosan elváltozott jellegű anyagai. A vulkáni kőzetek keletkezési helye a vulkáni működés területeire szorítkozik, az üledékek a földkerekség minden részén, szárazföldi fölhalmozódásban, folyóvizekben, tavakban vagy területileg legnagyobb mennyiségben és változatosságban a tengerekben, a kristályos kőzetek pedig a földkéreg nagy nyomású és magas hőfokú helyein keletkeztek.

Valamennyi kőzet külsejében, szövetében, szerkezetében, anyagában és elrendeződési módjában magán viseli keletkezésének bélyegeit, amely fölismerésüket lehetővé teszi. Ez különösen fontos azért, mivel földünk fejlődéstörténetének egymásra-következő különböző időszakaiban a vulkáni övek, tengerek és szárazföldek térbeli eloszlása sokszorosan változott. Egekbe tornyosuló hegyvonulatok kőzeteibe zárt egykori tengeri állatok, csigák és kagylók igazolják ma az egykori tengerfenéktől a hegyóriásokig megtett út fejlődésmenetét.

A kőzetek sokféleségéből, a kőszén és petróleum szempontjából, csak az üledékes kőzetek érdekelnek bennünket. Ezek általában erőművi (mechanikai), vegyi vagy szerves eredetűek. Az erőművi eredetű törmelékes kőzetek régibb kőzetek anyagából, folyóvizek útján kavics, homok vagy finom iszap gyanánt kerülnek leülepedési helyükre, legtöbbször a legnagyobb földi üledékgyűjtő medencékbe, a tengerekbe, melyeknek szárazföldről származó (terrigen) anyagát adják. A vegyi üledékek többnyire a vízben oldott vegyületeknek kicsapódásai, mint a kősó, gipsz, egyes mészkövek vagy kovasav. A szerves eredetű kőzetek pedig, melyeket Ehrenberg biolithoknak nevezett, túlnyomólag növényi vagy állati anyagok fölhalmozódásából keletkeztek. Ezekbe a szerves eredetű kőzetekbe több-kevesebb ásványos anyag is belekeveredik, ezenkívül részben még vegyi eredetű anyag is, úgyhogy Potonié szerint megkülönböztethetünk nem égő (akaustobiolith) és égő szerves kőzeteket (kaustobiolith).

Az égő szerves kőzetek két nagy csoportba oszthatók. Az egyik csoportba átváltozott növényi anyagokból származó olyan égő kőzetek tartoznak, amelyek a növényi anyagok vegyi összetételében résztvevő szén, oxigén, hidrogén s néha nitrogén, illetve a megfelelő szénhidrátok bomlási termékei. Ennek a humusz gyanánt ismert anyagnak bomlási folyamata a humuszkőzetektől a kőszénig terjedő égő kőzetek sorozatát szolgáltatja, amelyet szénsorozatnak mondunk.

A másik csoportba tartozó égő kőzetek az állati anyagokból, illetve azok zsír és szénhidrogénjeinek átalakulásából származó szénhidrogénanyagokat, vagy bitumeneket képviselik. Potonié ezeket rothadó iszapból (sapropel) származtatja s sapropelitnek nevezi. A legutóbbi idők vizsgálatai szerint a legtöbb szén is bitumentartalmú, viszont sok bitumenkőzet összetétele a szenekre emlékeztet. Ez a körülmény nemcsak a két csoport genetikus hasonlóságaira mutat, hanem arra utal, hogy e kőzetek égő jellegét éppen a bennük lévő bonyolult szénhidrogének adják. Ezen az alapon a szenek a bitumenes kőzetek gyüjtőfogalmában alcsoportnak tekinthetők s ebben a meghatározásban, bitumenes kőzetek alatt állati vagy növényi anyagokból keletkezett kőzetek értendők. Ezt a keletkezési összefüggést és az átmeneteket legjobban kifejezi Potonié beosztása, amely szerint az égő kőzetek keletkezési anyaguk szerint három csoportot alkotnak. A rothadó iszapból (sapropel) származnak a sapropelitek, melyek közé egyes szénfajtákon kívül főként a petróleum (földgáz), földszurok (aszfalt) és földi viasz (ozokerit) tartoznak. A másik nagy csoport a humuszkőzetek csoportja, amely főként növényi anyagokból származik s az összes szénfajtákat magába foglalja. Végül alárendeltebb szerepük van a liptobiolitoknak, melyek egykori növények nehezen bomló gyanta- és viasztermékeiből maradtak ránk, »megkövesedett gyanták« gyanánt. Legismertebb képviselőjük a borostyán.

Mint látjuk, a kőszén és petróleum nemcsak emberi fölhasználásuk fontosságában, hő- és erőforrást teremtő nyersanyag minősítésük miatt kerülnek egymás mellé, hanem az emberre nézve megbecsülhetetlen tulajdonságaik hasonló természeti viszonyaikból erednek. Az alábbiakban következő együttes tárgyalásuk tehát minden tekintetben indokolt.

A kultúra hajnalán a földi anyagok közül csak azokat használta az ember, amelyek a föld felületén, könnyen hozzáférhető helyeken voltak találhatók. Egyes anyagok növekedő használatával azonban hovatovább arra kényszerült, hogy a felszíni anyagokat tovább nyomozza, folytatásukat keresse. Már az ősember kultúrájában megtaláljuk az ősi bányászkodás nyomait, leginkább sóra vagy az írókréta rétegeibe beágyazott tűzkőgumók és rétegek kitermelése céljából. A bányászat kezdeti szakán a hasznosítható anyagok fölkutatása kizárólag a véletlen »jó szerencse« alapján történt. Később a bányászatból nyert hosszú idők tapasztalati megismerései irányították a kutatást. A rendszeres kutatás azonban csak a földkéreg fölépítését tanulmányozó földtan fejlődésével alakult ki és vált tudatossá. Ez a tudatos és rendszeres földtani kutatási módszer a keresett anyagok összes jellegeinek, előfordulási és keletkezési körülményeinek tisztázása alapján végzett helyszíni vizsgálatokkal állapítja meg az anyagok hollétét. A földtani kutatási módszer tehát közvetlen megfigyeléseken alapszik. A külszínen hozzáférhető rétegek látható tulajdonságaiból, kifejlődéséből és elhelyezkedési módjából következtet a mélységben rejtőző anyagok minőségére és helyzetére. A felszínre nem kerülő telepek mélységét csak megközelítő becsléssel, illetve megfelelő számítással adja meg, de mindenkor pontosan tisztázhatja a kutatás területének földtani szerkezetét, az azt felépítő rétegek minőségét és sorrendjét. A földtani kutatás összehasonlító ismereteken alapuló eszközei tehát a közvetlenül megfigyelhetőkből közvetve mutatnak reá a mélységben levő anyagok ismeretére.

A szén- és petróleumkutatás területein a földtani vizsgálat a rétegösszletek megismerésével mindenekelőtt megállapítja azt, hogy az észlelt rétegek megfelelnek-e a szén-, illetve petróleumkeletkezés földtani előföltételeinek, vagyis a rétegösszlet mocsári, illetve sekélytengeri jellege megadja-e a szén-, illetve petróleumelőfordulás lehetőségét. A vizsgálat kedvező eredménye esetén a rétegek települési viszonyainak segítségével, a fekvő- és fedőrétegek kijelölésével körülhatárolhatjuk a kutatás területét s azon belül kell kitűzni a fúrások helyét. Ugyanezt tesszük a petróleumterületek kutatásánál is, ahol szerkezeti egységek, a boltozatok kijelölése fontos, mert a fúrások ezek tengelyében kerülhetnek kivitelre.

A föld belsejének kutatása alig több, mint egy évtized előtt még a legelvontabb elméleti tudományos munkaterület volt, amelyet a nagyközönség előtt rejtélyes fátyol födött. E tudományok megállapításait is csak alig tudták a gyakorlati életben fölhasználni. A földmágnesség, nehézségerő, tömegvonzás, a föld rádiumos sajátságai, elektromos viselkedése, a földrengések jelenségeinek vizsgálata csupa zárt, elvont kutatási terület, ahonnan a szaktudósok szűkebb körén túl alig jutott ki valami. A háborús évek s az azt megelőző s követő gazdasági eltolódások és szükségletek a tudományos kutatások minél szélesebbkörű gyakorlati kihasználását erőltették. A legtöbb tudomány sokszor még kiforratlan vizsgálati eredményekkel is sietett a mindennapi élet követelményeit kielégíteni. Az elfecsérelt vagy hiányzó anyagok pótlása a föld mélyében rejlő természeti kincsek lázas kutatását tette szükségessé. Ezek a kutatások időt, költséget és fáradságot nem kímélő módon minden eszközt fölhasználnak a cél érdekében. Ilyen körülmények között előtérbe került a föld belsejére vonatkozó elméleti vizsgálatok megállapításainak alkalmazása is, úgyhogy ezek az elvont tudományok soha nem képzelt gyorsasággal tették meg a gyakorlati alkalmazáshoz vezető utat.

A legutóbbi idők fizikai vizsgálatai az anyagoknak több olyan tulajdonságára mutattak reá, amelyek a közvetlen látást igényelő földtani vizsgálat keretein kívül esnek s olyan távhatásokban nyilvánulnak, melyek többé-kevésbé lehetővé teszik az egyes felszínre nem kerülő anyagok jelenlétének megítélését is. Ezek a távhatások vagy közvetlenül nyilvánulnak meg, vagy pedig a földben keringő elektromos hullámok útját befolyásolva, közvetve jelentkeznek. Vizsgálatukkal, a föld belsejében észlelhető jelenlétük mikéntjével, a geofizika foglalkozik, amelynek tudományosan megalapozott kísérleti módszerei szerint ezek a távhatások fölhasználhatók a föld mélyében rejlő anyagok fölismerésére és helyi megjelölésére is az idevonatkozó fizikai megállapítások alapján dolgozó alkalmazott geofizika útján.

Közvetlen távhatásokban nyilvánulnak a nehézségerő, a mágneses erő, az elektromos telítettség és bizonyos mértékben a rádioaktív kisugárzások. Ezek a hatások megfelelő eszközökkel mérhetők, megállapíthatók s ebből a különböző viselkedésű anyagok jelenlétére következtethetünk. Ezzel szemben a közvetett úton észlelhető jelenségek, hővezetés, elektromos hullámok és áramok lefutása, rádiumos kisugárzások, hang- és földrengési hullámok terjedése csak megfelelő mesterségesen fölidézett erőhatások útján jutnak tudomásra. Mindkét esetben a megfelelő fizikai mérések rendszere szolgáltatja a vizsgált terület hozzáférhető részén a megfigyelési alapot, amelyből az egyes fizikai sajátságok minőségi és mennyiségi megállapítása pontos számításokkal történik. Egyes esetekben, különösen a közvetlenül nyilvánuló különleges távhatások (mágnesség) esetében egy-egy vizsgálati irány is eredményre vezet, mert ebben az irányban a keresett anyag környezetének tulajdonságaitól annyira eltér, a kérdéses fizikai tulajdonság annyira jellemző reá, hogy annak alapján biztosan fölismerhető. A legtöbb esetben azonban a földtani vizsgálattal kellően alátámasztott többféle fizikai sajátság vizsgálata vezet csak célra.

A közvetlen távhatások közül legáltalánosabb s ép ezért gyakorlatilag legértékesebb a nehézségerő, amelynek változásai a földkéreg anyagainak különböző sűrűségére és ezen anyagok különböző elrendeződési módjára adnak biztos fölvilágosítást. A mélységben mutatkozó kisebb fajsúlyú anyagok (kősó, barnaszén) közelében ugyanis a nehézségerő értékében helyi kisebbedés, nagyobb fajsúlyú anyagok (vulkáni vagy földtanilag idősebb kőzetek) jelenlétében pedig helyi nagyobbodás mutatkozik. A nehézségerő változásai az Eötvös-féle torziós ingamérleggel százmilliomodrésznyi pontossággal mérhetők és az egyenlő értékű pontokat összekötő vonalakkal térképezhetők. Ezek a mérések meglehetősen körülményesek, mivel a műszer érzékenységét minden legcsekélyebb rázkódás, hőmérséklet változás vagy légáramlás befolyásolja. A műszer környezetének felszíni formái is kihatással vannak a számításokra, miért is fölállás előtt több méteres körzetben a talajt elegyengetik és szintezik. Az eszközt a külső behatásoktól háromszoros burok védi. (1. kép) Ezért a szükséges mellékeszközökkel együtt az eredeti Eötvös-féle műszer nehezen szállítható, úgyhogy a megfigyelések valósággal expedíciójellegűek. Újabban sikerült a műszer súlyát lényegesen, mindössze 60 kilogrammra csökkenteni s így már könnyebben használható.

Az Eötvös-inga megfelelő sűrűségű észlelőhálózattal földolgozott területen megbecsülhetetlen szolgálatot tesz különösen a fiatalkorú rétegekkel teljesen elfödött s a mélyebben fekvő rétegekbe közvetlen betekintést nem nyújtó nagy kiterjedésű síksági területeken. Nagy szerepe van a földgáz-, petróleum- és kősókutatásnál, ahol ezeknek az anyagoknak határozott hegyszerkezethez kötött előfordulását a mélységben mutatkozó tömegeloszlások megállapításával tisztázza. Ebben az esetben nem a keresett földgáz vagy petróleum anyagának nehézségerő nyilvánulásai mérhetők, hanem azok a földtani szerkezeti formák, amelyekhez az említett anyagok előfordulása kötve van. A geofizikai fölvételek térképének a földtani szerkezettel egyező voltát az egbelli petróleumkutatások élénken szemléltetik. (2. és 3. kép)

Az Eötvös-inga nemcsak a külszíni vizsgálatokra alkalmas, hanem a föld alatt is. Gyakorlatban Brillouin 1908-ban a Simplon-alagútban használta először. Ez a földalatti mérés a bányaművelésekre nagyon előnyös lehet, mivel a bánya különböző szintjein megállapított tömeghiány vagy tömegtöbbletből fontos következtetésekre ad alkalmat. Megfelelő távolságban végzett mérésekkel ugyanis vetődések vagy egyéb zavargásokkal elvesztett telérek, széntelepek folytatása megállapítható. Az erre irányuló mérések annál biztosabb eredményeket adnak, minél nagyobb sűrűségkülönbség van a keresett anyagok (ércek, szén) és kísérő kőzeteik között.

A nehézségerőhöz hasonló gyakorlati értékűek a földmágnességi megfigyelések, amelyek a mágneses erőnek a rendestől eltérő lefutású helyein az altalaj összetételére engednek következtetni. A különböző kőzetek ugyanis vezetőképességükben eltérők s mágneses tulajdonságukat mágneses anyagok kisebb-nagyobb mennyiségű jelenléte erősen befolyásolja. Az erősebb mágnességű helyeken a mágneses erő rendellenességét mutató görbék (isoanomáliák) sűrűbbek, ellenkező esetben ritkábban állók. A mágnességi vizsgálatokat Svédországban már régóta használják vasércek kutatásánál. Egyes, különösen mágneses vasércek (magnetit) nyomozása már a középkorban is ezen az úton történt, természetesen kezdetleges kivitelben, egyszerűen csak mágneses acélvessző segítségével. Minél mágnesesebb a keresett érc, annál nagyobb mélységben mutatható ki csekélyebb mennyiségben is. A legnagyobb mágnességet a mágnesvaskő (magnetit) mutatja, amelynél a vörös vasérc (hematit) százszor, a barnavasérc (limonit) 300-5000-szer kisebb mágnességet mutat. Mágnességi vizsgálattal a barnavasércet Németországban hetven méter mélységben kimutatták. Sikerrel alkalmazták ezt az eljárást Németországban sótömzsök nyomozásánál is, amelyek a kísérő gipszrétegekkel együtt nem mágnesesek, míg a távolabbi agyag- és homokkőfedő kisebb-nagyobb vastartalom mellett lényegesen eltérő mágnességi görbéket jelez.

Jóval alárendeltebbek a közvetlen távhatások közül bizonyos anyagok elektromosságára és radioaktivitására alapított kutatások. Az elektromosság a földre helyezett két pont közötti vezetékben mutatkozó feszültségkülönbségben nyilvánul, amelynek segítségével sok pontból végzett mérésekkel a keresett anyag helyzete megállapítható. A radioaktív hatások csak a közvetlenül felszínre bukkanó anyagoknál mérhetők. Mivel a radioaktív anyagok (uran, thorium) általában ritkák, azért ez a módszer kevésbé jöhet tekintetbe.

A gyakorlati geofizikai eljárások tulajdonképeni területe a közvetett hatásokban megnyilvánuló anyagok vizsgálatában mutatkozik. Itt ugyanis nemcsak az anyagok kutatásáról lehet szó, hanem azok helyzetéről, utólagos földtani változásokról, minőségváltozásról, a bányaművelések sokféle műszaki nehézségeinek (víz, gáz, stb.) fölismeréséről és ezzel kapcsolatos elhárításáról is. Ennek a sokféle kutatási lehetőségnek megfelelően a vizsgálati módok és eljárások is sokfélék. Ezek az eljárások lényegileg az anyagok elektromos és radioaktív viselkedésén, a rugalmasság, hővezetés és hangterjedés ismeretén alapulnak. Kivitelük mesterséges hatások előidézése és a földkéreg anyagainak ezekkel szemben tanusított viselkedéséből folyó következtetések alapján történik.

Legrégibb ezek közül az elektromosság fölhasználása, amelyet egyszerűbb módon az angol ércbányákban már 1830 óta gyakoroltak a telepek nyomozása céljából. Ez idő szerint ezt a leggyakrabban alkalmazott vizsgálatot elektromos áram, valamint a szikratávíró rendszerének megfelelő elektromos hullámok segítségével végzik. A kőzetek vezetőképessége a minőségen kívül függ azok nedvességétől, szerkezetétől, illetve települési módjától, rétegzett vagy tömeges voltától, egynemű vagy idegen kőzetekkel átjárt (érctelérek) kifejlődésétől. Mindezek a tényezők a kőzetek, illetve a földkéreg földtani jellegét szabják meg, miért is az elektromosság eloszlásából a földtani viszonyokra következtethetünk.

Az elektromos áram alkalmazásánál olyan speciális berendezkedésre van szükség, mely az áram haladását térbeli vezetésre alkalmassá teszi. A megfigyelés az egyenlő feszültségű helyek kijelölésével történik, amelyek a térképek magassági vonalaihoz hasonló görbéket szolgáltatnak. Az egyenlő feszültségű vonalak jól vezető anyagokban egyenletes távolságban haladnak, rossz vezetők fölött rendellenesek. Mérésük általában bizonyos távolságban elhelyezett elektródokba bocsátott váltakozó áram útján történik. Ez a munka elég gyorsan végezhető s 1 km² terület átvizsgálása ilyen módon 10 napot vesz igénybe. Az eljárás ércek kutatásán kívül különösen a bányászat mindennapos kérdéseinek megoldásánál is tekintetbe jöhet. Ezek között elsősorban a vízkérdés említhető, amely egyik legérzékenyebb kérdése a bányászatnak. Az elektromos eljárással a földrétegekben, repedésekben vagy üregek kitöltéseiben mutatkozó víz lefutása megállapítható s így sok esetben bekövetkező vízveszély előre elhárítható. Különös súllyal esik ez latba a német kálisóbányászatnál vagy általában a sóbányászatban, ahol a vízbetörés sokszor a művelés teljes megsemmisítésére vezet, mert a sótömeget kisebb-nagyobb mértékben kilúgozza, illetve föloldja. Az elektromos áram alkalmazása ebben az esetben a beszivárgó édesvíz és a sótömeggel érintkező sósvíz vezetésében az utóbbiban mutatkozó kisebb ellenálláson alapszik. Megfelelő különleges vezetőkészülékekkel a beszivárgó víz útját és az átitatott részek nagyságát is meg lehet állapítani.

Az elektromos áram felhasználása Svédországban érctelepek kutatásánál régóta bevált. Újabb időben Gella nagyon finoman kidolgozott módszerekkel Alsó-Ausztriában s nálunk is széntelepek kutatásával is foglalkozott, és az eddigi eredmények szerint biztos kilátásokat ígér.

Az elektromos áramoknál is jobb eredményeket mutat az elektromos hullámok, a technika e legújabb csodájának fölhasználása a földkéreg anyagainak vizsgálatában. Herz német fizikus mutatott reá arra, hogy az elektromosság éppúgy hullámalakban terjed, mint a fény. Ha a fénysugár tükörfelületre vagy vízfelületre esik, akkor onnan visszaverődik s ez a jelenség eredményezi, hogy a tükör elé állított tárgy a tükör mögött olyan távolságban látszik, mint előtte áll. A vízbedugott bot a vízfelülettel érintkező részén alul megtörtnek látszik. Ezek az egyszerű tükrözési és fénytörési jelenségek észlelhetők az elektromos hullámoknál is. A drótnélküli távíró és telefontechnika ezen az elven alapszik éppúgy, mint a föld belsejének kutatása is. Az eljárás abból áll, hogy a vizsgált terület megfelelő helyén elektromos hullámokat irányítunk, küldünk a föld belsejébe s ezeket más megfelelő helyen újból fölfogjuk. Minden vezető réteg megváltoztatja, illetve eltéríti, minden nem vezető, azaz izolátor pedig változatlanul átbocsátja az elektromos hullámokat. Egynemű rétegeken áthaladva tehát a hullámok változatlanul jutnak vissza. Minden változás az anyagban a hullámok hosszának, terjedési irányának eltérésére vezet.

Az elektromos hullámok nagyon jól fölhasználhatók a sótelepek víztelenítésénél. A sótelepek ugyanis egyáltalában nem, a bennük lévő nedvesség vagy víz azonban vezető sajátságú. A száraz sótelepbe bocsátott hullámok tehát változatlan irányban és hullámhosszal érkeznek a felfogó készülékbe vissza. Ha azonban bármilyen nedvesség van köztük, akkor a hullámok vagy egyáltalán nem, vagy megváltozott módon és alakban kerülnek vissza. A változás módja és mértéke a különböző irányban fölállított küldő és fölfogókészülékekkel megadja a vízveszélyes részek helyzetét és nagyságát is. (4. kép)

Különösen eredményes a Löwy-Leimhold-féle eljárás fúrólyukak felhasználásával. Mintegy 200 m mélységű fúrások egyikében a kibocsátó állomás van elhelyezve, amelynek elektromos hullámai a fölvevő állomáson csak úgy észlelhetők, ha valamely akadály, vezetőréteg: érctelep vagy hasonló nincs köztük, mert az ilyenek a hullámokat visszaverik, illetve kitérítik. Ezzel a módszerrel nagyobb mélységek is átkutathatok 50 km²-es négyzetekre osztott nagyobb területeken is. Az említett szerzők szerint a magyar Alföld ilyen átkutatására mintegy 80 fúrás volna szükséges. Bányaművelések különböző helyein vizsgált anyagok rezgésképességének és vezetőképességének összehasonlításából a környező kőzeteket is fölismerhetjük. A vezetőképesség és rezgésrendszer növekedéséből adott esetben egy sótelepen belül levő agyagréteg jelenlétét sikerült megállapítani.

Hasonló kivitelüek az újabban használatos rugalmassági vizsgálatok is, amelyek a földrengésekre vonatkozó évtizedes tanulmányok eredményein alapulnak. Ezek szerint a mozgási hullámok laza, lágy és kemény kőzetekben nagyon különböző módon terjednek. A terjedési nehézség kemény kőzetekben gyorsabb, lágyabb, illetve laza kőzetekben lassúbb. Minthogy a terjedési sebességből a mélység is kiszámítható, azért ez az eljárás bizonyos esetekben értékes eredményeket adhat a földtani szerkezetre, a vetődések, sülyedések jelenlétére vonatkozólag. A vizsgálat kivitele mesterséges rengések előidézésében (robbantás) s azoknak földrengésjelző készülékkel (seismograph) való megfigyelésével történik. A földrengéstjelzők adataiból számításokkal kell a földtani viszonyok minőségét megállapítani.

Alárendeltebb, illetve különlegesebb, kisebb területre szorítkozó vizsgálatok végezhetők a hang terjedésével és a hőmérsékletváltozások segítségével is.

A legújabb időben a geofizikai gyakorlati kutató eljárások egyik legtevékenyebb művelője, Ambronn a radioaktív mérések fölhasználási lehetőségeire is reámutatott. A különböző kőzetek radioaktivitása nagyon különböző és a bennük található eredeti rádiumos anyagok (uranium, thorium) mennyiségétől függ. Gránit és vulkáni kőzetek nagyobb radioaktivitásúak; agyag jelenléte a hatást növeli, homok ellenben csak kevéssé aktív. Ezen az alapon a radioaktivitás hirtelen változásából Ambronn érctelepeket állapított meg, valamint hasadások, vetődések jelenlétére következtethetett.

A gyakorlati geofizika említett két csoportjába sorolt fontosabb eljárások vázolásával röviden reámutathatunk még azok speciális alkalmazásának néhány esetére is az egyes bányászati anyagok kutatásában. A sokféle hasznosítható anyag között leggyakrabban a vasércek, nemesfémek, kőszén, só, földgáz és petróleum keresése van napirenden.

A vasércek kutatása közvetlen távhatásuk jelenléte esetében, mint láttuk, mágneses mérésekkel eszközölhető, még pedig mágnesességükkel egyenes arányban álló mélységek és mennyiségekig. Az erős mágnességű kőzetek, pl. vasércek, a mágnestűre hatnak s az így előálló eltérések megállapítása külön erre a célra szerkesztett készülékkel történik. Ha a keresett vasércek a környező kőzetnél nagyobb sűrűségűek, úgy bizonyos mértékben sík vidéken Eötvös-ingával is kimutathatók. Elektromosságot vezető ércek: magnetit, hematit, pirit, elektromos váltakozó árammal sok esetben minőségileg is megállapíthatók.

Nemes fémek többnyire vasércekkel együtt fordulnak elő, úgyhogy általában ugyanazokkal az eljárásokkal vizsgálhatók.

Kőszénelőfordulások kedvezően fekvő, egyenletes kiterjedésű telepeknél Eötvös-ingával is kutathatók, mivel a kőszén a környező kőzeteknél könnyebb. Ujabban az elektromos eljárás is használható eredményeket adott.

Sótelepek mágneses mérésekkel, Eötvös-ingával és elektromos eljárásokkal egyaránt biztosan kutathatók.

Földgáz és petróleum előfordulások többnyire szerkezeti egységekhez, gyűrődött területekhez vannak kötve. Nehézségi és mágnességi mérésekkel ezek a szerkezeti egységek többé-kevésbé kimutathatók. Különös fontosságot nyer az Eötvös-inga használata sík térszínen, vastag fedőrétegösszlet fölött, ahol a földtani kutatások már betekintést nem nyujtanak. Az Eötvös-inga ilyen fölhasználási lehetőségei nálunk kezdődtek az erdélyi földgázkutatások, az egbelli petróleumkutatás, valamint az alföldi vizsgálatokban és becses eredményekre vezettek. Ezek a Böckh Hugó irányításával szélesen megalapozott földtani keretekben Pekár Dezső által végzett geofizikai vizsgálatok tették az Eötvös-ingát elsőrendű gyakorlati eszközzé. A jelenleg Csehszlovákia birtokába került nyitramegyei Egbell környékén végzett térképét, a földtani szerkezet és geofizikai fölvételek közti összefüggés szemléltetése céljából 2. és 3. képünkön közöljük. Ma már Németországban széltében használják az Eötvös-ingát s a magyar tudósok legutóbb Indiában szereztek becsületet a magyar kutató elme úttörő munkájának.

Láttuk, hogy a hasznosítható anyagok közvetlen keresésén kívül az említett fizikai eljárások helyi jellegű földtani jelenségek nyomozására is alkalmasak. Legáltalánosabb ezek közül a víz jelenlétének kimutatása elektromos eljárással, valamint vetődések nyomozása részben Eötvös-inga segítségével és rádioaktív eljárással.

E tudományos vizsgálati eszközök tárgyalásánál meg kell emlékeznünk még a »varázsvesszőről« is, melyet újabban egyesek hajlandók az itt vázolt eljárások közé sorolni. A varázsvessző tudvalevőleg szintén különböző földalatti anyagok előfordulását jelzi. A varázsvesszős működés, az eddigi vizsgálatok és tapasztalatok szerint, egyes egyének különleges idegállapotából folyó reflektomotorikus izommozgás, mely még eddig ismeretlen külső, fizikai ingerből származó megérzés nyomán keletkezik.^[1] Az így keletkezett mozgás a kézben tartott bármilyen alakú és anyagú, legtöbbször hajlékony kétágú vesszőt különböző irányú kilengésbe hozza. Ha a földalatti anyagok egyéni megérzésének lehetőségét elismerjük is, fönnmarad még mindig a varázsvessző gyakorlati alkalmazhatóságának kérdése, amely egyelőre egyes kétségbevonhatatlan eredmények dacára jogosan vitatható. Tény az, hogy a varázsvessző nagyon széleskörű alkalmazást nyert, bár lényegének pontos ismerete, főleg a külső inger lehetőségének és milyenségének tisztázása nélkül, sohasem adhat exakt eredményeket. A varázsvesszős jelzések, a komoly tudományos indokolás és ellenőrzés nélkül, még találó voltuk esetén is csak az egyéni megbízhatóságra s ebbe helyezett hitre lehetnek alapítva. Az említett tudományos vizsgálati eljárásokkal tehát egysorba sohasem helyezhetők, bár a legújabb német gyakorlati földtani folyóiratokban a varázsvesszőről megjelent közleményeket a gyakorlati földtani irodalom rovatában rendszeresen nyilvántartják.

Érdemes fölemlítenünk még azt is, hogy a német »Continental-Erdől Explorations Ges. m. b. H.« 312956 sz. védjegy alatt egy »regisztráló varázsvesszőt« szabadalmaztatott. A rendes varázsvessző-alakú, fémből készült műszer egyik szárán egy korong van elhelyezve, amelyből egy függőónnal ellátott inga függ alá. Az inga kilengései a korong beosztásain fokokban leolvashatók s az így nyert adatok a varázsvesszős rendes számítások, mélységi, mennyiségi és helyzeti következtetések céljaira szolgálnak. Ezt a különleges műszert részletesebb leírásokból vagy működési eredményeiből még nem ismerjük, azonban mindenesetre föltünő s a varázsvesszős működés beteges elfajulását jelzi, hogy amikor a komoly vizsgálatok kétségtelenül megállapították a működésnél szereplő közvetítőnek, a vesszőnek, teljesen közömbös, sőt fölösleges voltát is, akkor ilyen pontos regisztráló műszerré fejlesztik ezt az egyébként fölösleges eszközt.

Ebben a rövid áttekintésben nem terjeszkedhetünk ki a varázsvesszős kutatás részleteire, amelynek ma már igen nagy irodalma van a legellentétesebb véleményekkel. Míg régebben, különösen a geológusok, mereven elzárkóztak a varázsvesszős működés lehetőségétől, ma már mindinkább növekedik azoknak a száma, akik e sorok írójával együtt ezt a lehetőséget elismerik. A működés igazi okát azonban ma még nem ismerjük, nem tudjuk megállapítani, hogy vajjon valóban bizonyos földalatti anyagok (víz, ércek, szén, só, petróleum) hatnak-e, avagy az anyagoknak a földkéregben mutatkozó eloszlása, helyzete, települése, tehát térbeli hatások nyilvánulnak-e meg a varázsvessző kilengésében. Már pedig a varázsvesszős megérzés gyakorlati értéke, a nyers anyagoknak ilyen úton való kutatása csakis ezen a kérdésen fordul meg. A legutóbbi időben ellenőrzött vagy szakemberekkel végzett kísérletek a varázsvesszős kutatások működésének inkább térbelisége mellett bizonyítanak. Vagyis a megérzés nem annyira az anyagokra, mint inkább azok helyi változásaira vonatkozik. Érdekesek ebben a tekintetben Ambronn göttingai fizikus kísérletei, amelyek a varázsvesszős kilengéseknek földtani szerkezeti vonalakkal, vetődésekkel, valamint más esetben a legerősebb rádiumos hatásokat mutató helyekkel való kétségtelen megegyezését állapították meg.

A helyzet tehát ma az, hogy a varázsvesszős megérzés lehetősége, bizonyos, a rendestől eltérő idegzetű egyének részéről fönnáll, de semmi biztos adatunk nincs arra, hogy a megérzésből bizonyos anyagok jelenléte megállapítható volna. A varázsvesszős kutatások eredményei legtöbbször vízkeresésben mutatkoznak, a víz jelenléte azonban, ennek az anyagnak gyakorisága mellett magától értetődő. Sokkal jelentősebbek azok az esetek, ahol a megjósolt anyag helyett valamely más anyagra bukkant a varázsvessző nyomán indult kutatás. Ezek az esetek ugyanis azt bizonyítják, hogy a megérzés az anyagok megkülönböztetésére nem terjed ki. Még kevésbé fogadhatjuk el a varázsvesszős kilengések alapján különböző egyéni módszerekkel, sokszor a nevetségességgel határos eljárásokkal megállapított mélységi adatokat, amelyek ezidőszerint alig értékelhetők többre a tenyérjóslásnál.

A varázsvessző gyakorlati alkalmazásáról komoly kutatások céljaira egyelőre még szó sem lehet. Ha a mostanában különösen Németországban megindult tudományos vizsgálatok és kísérletek a varázsvesszős működés lényegét, annak okait és a földkéreg anyagaihoz való viszonyát tisztázni tudják s így az okok megismerésével a működés ésszerű megértését lehetővé teszik, akkor szó lehet az anyagok tudatos kereséséről ezen az úton is. Egyelőre azonban ettől még messze vagyunk s a mai ismeretek mellett a varázsvesszős megérzések legtöbbször komoly alapot nem adhatnak a kutatásra. Ennek igazolására fölemlíthetjük Waagen-nek, a bécsi földtani intézet egyik jó nevű geológusának eseteit, aki a varázsvesszős kutatásnak aktív képviselője s jóformán kiváló földtani szakismeretének rovására, illetve annak fölhasználása nélkül kizárólag megérzések alapján dolgozik. Erre a következtetésre kell jutnunk, ha tekintetbe vesszük az Eger környékén lévő Érseki bánya r. t. szénterületén varázsvesszővel végzett vizsgálatait s az annak alapján készült térképpel ellátott szakvéleményt. Az általa megérzések alapján itt ajánlott kutatási pontok legtöbbször semmiféle földtani észleléssel nem indokolhatók, néhány egyáltalán nem is a szénösszlet területére esik. Az egyik ilyen ajánlott ponton, a mediterrán széntelep nagyon kis mélységű jelenlétét jelezte a jóval fiatalabb fedőrétegekkel födött területen s az ott mélyített fúrás 187 m mélységig hatolt ugyan, de természetesen széntelepet nem talált, ellenben bővizű fölszálló vízre bukkant. Hasonló eredménnyel működött Waagen Tirolban is, ahol az általa kijelölt széntelepet jelző helyen vaskovand nyomok voltak. Ezek az esetek megerősítik azt a föntebbi megállapításunkat, hogy a megérzés lehetősége dacára sem lehet meghatározott anyagok jelenlétét megállapítani, hanem föltéve, hogy a varázsvesszős reakció valóban összefügg a jelzéses hellyel, úgy a ható ok csak helyinek mondható, de minőségileg nem tisztázható. A varázsvessző tehát egyelőre csak a nagyközönség kritikátlanul hívő része előtt lehet képzeletet izgató kutatási eszköz, amelyet ezen a helyen csak mint természettudományos problémát említettünk a tudományos kutatás eszközei között. A gyakorlati élet kívánalmait azonban nem elégítheti ki.

A földtani vizsgálatok gyakorlati értékesítésében a fölsorolt tudományosan igazolt fizikai kutatási eljárások tág lehetőségeket jelentenek. Valósággal messze ismeretlenben rejtőző határokat nyitnak meg a közvetlen láthatókra utalt földtani megfigyelésnek. A további fejlődés útja ezen a téren a beláthatatlan messzeségbe vezet. A fizikai vizsgálatok a gyakorlati földtan megfigyeléseinek kivitelében is új utakat mutatnak, mert az egymásra utalt két vizsgálati irány folytonosan új eszmékkel termékenyíti egymást. A fizikai kutatások gyakorlati használatát némileg hátráltatja egyelőre még azok hosszadalmas, sokszor körülményes, legfőként pedig eléggé költséges volta. Amint ezek a nehézségek csökkenthetők lesznek, akkor előreláthatólag ezek a nagyjövőjű kutatási módok a gyakorlati földtan állandó kiegészítő eszközeivé lesznek. Az efféle kutatásokat a legutóbbi időkig csak szórványosan egyes szakemberek külön megbizatásban végezték. Az újabb időben azonban Németországban már három ilyen kutató részvénytársaság alakult, amely szaktudósok bevonásával az említett összes kutató eljárások kivitelével foglalkozik. Ezek közül az »Erda« Göttingenben Ambronn vezetése alatt,^[2] a »Seismos« Mintrop irányításával működik s időközi közleményekben beszámol a végzett kutatások módszereiről és eredményeiről.

A tudományos megállapítás szerint a kőszén kizárólag vagy túlnyomólag szerves, csaknem tisztán növényi eredetű üledékből különböző földtani időszakokban keletkezett szilárd vagy néha lazább anyagú, barna vagy fekete színű égő kőzet. Ez a tömör jellemzés hosszú tudományos vizsgálatok leszűrt eredménye, amely a régebbi fölfogásokban sokáig másként hangzott, de a jövő kutatásokban csak részleteiben változhat, alapjában azonban már kiforrott tudományos igazság. Ma már a kőszén emberi sorsunkat irányító fogalommá lett, amelyhez boldogság, jólét, nyomor, munka és szenvedés, háborúk és országok megsemmisülése, államok nagyranövekedése fűződik. Ez az a hőforrás, mely a nap melegét pótolva, bőséggel árasztja áldását azokra, akik birtokában vannak, sóvárgó vágyakozást keltve azokban, akik nélkülözni kénytelenek. Önző egyéni megvilágításban másként értékeljük télen, mikor személyes testi szükségleteink gyanánt használjuk s ismét másként tekintünk reá a nap örök hőforrásából származó ingyenes nyári verőfény melegében, amikor csak gépeink és technikai berendezkedésünk éltető anyagát látjuk benne.

A kőszén ismerete az emberi történetben jóval messzebbre nyúlik vissza, mint használata és értékelése. Első fölismerése az ismeretlenség homályába vész. Joggal föltételezhetjük, hogy ezt a természetben a külszínen is elég gyakran előforduló kőzetet, illetve annak égő, égethető voltát már a tűz használatának birtokában levő ősember is ismerhette. Tüzelésre azonban nem alkalmazta, mivel nehezebben hozzáférhető s természetszerűleg ritkább, mint az emberi lakóhelyek közelében bizonyára akkoriban könnyen megszerezhető fa.

A kőszén használatáról először Theophrastos tesz említést Kr. e. 315-ben. Szerinte a kőszénnek (anthrakes) nevezett kövek meggyulladnak és égnek, mint a faszén s a kovácsok használják. Középkori, csaknem minden országban elterjedt általános monda szerint, a szenet hegyi szellemek, hegyi manók mutatták meg az erdőben faszén égetéssel foglalatoskodó szegény kovácsnak. Ez a monda a belgiumi Liège 1200 körüli régi krónikáiban módosult. Itt ugyanis a szegény kovácsnak angyal adta azt a tanácsot, hogy a szomszédos Publemont nevű hegyen ásson s a szenet ott csakugyan meg is találta. A kovács neve Hullos volt s az általa megtalált égő kőzetet róla nevezték el houille-nak, ami a kőszén francia neve.

A rómaiak kiváló természethisztorikusa, Plinius leírása szerint Germánia északnyugati partvidékének népei »földdel főzték ételeiket és annak tüzénél melegedtek.« Ez az égő föld az ottani tőzeg volt. Tovább nyomozva a szén művelődéstörténeti szálait, a keleti kultúra népei között Kínában bukkanunk régi adatokra. A velencei Marco Polo a 13. század végén hosszabb kínai utazásáról hazatérve leírja, hogy Kínában a szenet már ősidők óta ismerik és használják. Szerinte ez a »fekete kő« a hegyekből származik, ég, mint a fa, sőt este a tűzre téve, reggelig is parázslik. Bár a lakosoknak elegendő tűzifájuk volna, mégis a szenet használják, mivel ez jobb és olcsóbb. A népesség szaporodásával helyenként kipusztított erdők nyomán beállott faínség fokozatosan hozta magával a szén kezdetleges bányászati föltárását is. A későbbi időkben francia hittérítők is kaptak engedélyt Peking körüli szénbányászásra. A ragyogó kultúrájú Egyiptomban, Föníciában és Palesztinában nincsenek széntelepek s így ezek a népek a szenet nem ismerték. A fejlett kohászatot és bányászatot folytató keltákról föl kell tételeznünk, hogy a kőszén felszíni előfordulási helyein ismerték annak égő tulajdonságát. Ennek dacára azonban nem használták, mert szénbányászás nyomait nem találjuk náluk.

A legrégibb biztosabb adatok a kőszén ismeretére a 12. századból maradtak reánk. A legrégibb szénbányászatról a 10. században Zwickau vidékén tudunk, biztos történetét azonban ennek is csak 1348-ig lehet visszavezetni. Egy 1183-ban az angliai Boldenbookban kelt irat warmouthi és sheffieldi kovácsok által fizetett kőszénbérről emlékezik meg. Ezek szerint az említett régi kelta területeken már a kőszén használatban volt és művelés alatt is állott. A kőszén használatát Angliában már a 853-ban kelt »Saxon Chronicle« is említi. Az első bányászati jogosítványt azonban III. Károly csak 1239-ben adta a newcastlei szénterületre.

Belgiumban a történetírás a kőszén első fölismerését 1049-re teszi. Az említett liègei monda 1200 körüli évekre vezethető vissza. A 13. században már Hainau tartományban is megindult a széntermelés. Aachen vidékén az augusztinus apátság 1113-ban már viruló szénbányászatot folytatott. A szén ismeretére és a szénbányászatra vonatkozó följegyzések Franciaországban csak a 14. századig nyúlnak vissza. Egy 1315-ben kelt irat szerint egy Pontoisból való révész gabonaszállító hajója Newcastleból kőszénrakománnyal tért vissza. Ebben az időben azonban már St.-Étienneben bányászták a szenet. Az Auvergne szénbányái ugyanekkor már régóta művelés alatt állottak, mivel egy 1349-ben végrehajtott bírósági vizsgálat szerint ezen a vidéken már kilencven éves bányák voltak.

A németországi szénbányászat csak később fejlődött. Az említett zwickaui előfordulás kétségtelenül a legrégibb bányaművelés az Aachen vidékiekkel együtt. A többi német szénterületeket azonban csak későbben ismerték meg. 1466-ban a szászországi Wettin szénterületének fölismerésével csak 1583-ban került művelés alá. Kitermelt szenét 1624-ben Halleban sófőzésre használták. A Drezda vidéki területeket 1540 körül ismerték föl, míg a sziléziai erdővel borított gazdag szénterületek kihasználása csak 1784-ben indult meg. A kovácsszenet ugyan 1594-ben itt is ismerték már, de az erdőségek bőven szolgáltatták a tüzelőanyagot.

Magyarország legrégibb bányaművelését 1765-ben Sopron városa nyitotta meg Brennbergben. 1780-ban egy kovács a komárommegyei Zsemle széntelepeit találta meg.

A kőszén korai megismerése dacára a bányászat megindulása után is nehezen vert gyökeret a városokban. Hosszú időn át csak a vidéki kovácsok fogyasztották, már pedig a legrégibb idők óta is csak a városokban tömörült ipari élet bekapcsolása nélkül nagyobb fogyasztásra s ezzel kapcsolatos termelésnövekedésre számítani nem lehetett. Párisban csak a 16. században indult meg némileg a szénfogyasztás, mert általánosabb elterjedésének útjában állott a fakultás szakvéleménye 1520-ból az Angliából behozott szén használatának veszélyeiről és hátrányairól. Az angol parlament hasonlóképen ismételten állást foglalt a szén londoni használata ellen. A 14. század elején Newcastleból Londonba került első szénszállítmányokat a kovácsok és sörfőzők szívesen vették. Alig szállt föl azonban az első kőszénfüst a kéményekből, máris egész London tiltakozott e szörnyű tüzelési újítás ellen. II. Edward királyhoz fölterjesztett föliratban kérik, hogy amennyiben őfelsége üde kertek ingerében gyönyörködni óhajt, a kilátás és fehérnemű tisztaságát becsüli s hű alattvalói megfulladását nem kívánja, úgy a »kőszén« nevezetű dögleletes tüzelőanyag használatát azonnal tiltsa el. A fölterjesztés jogos és igaz volta alapján a király valóban elrendelte, hogy alattvalói tartózkodjanak ennek a »kellemetlen és egészségtelen« anyagnak használatától. A kőszénhasználat előnyeivel megismerkedett iparosok és gyárosok azonban titokban tovább is tüzeltek. Az áruló füst nyomán újabb kesergő föliratok mentek a királyhoz, aki újabb rendeletben súlyos pénzbírsággal és a tüzelőhelyek lerombolásával büntette a kőszén használatát. A büntetéseket szigorúan végre is hajtották, sőt egyeseket még ki is végeztek. A kőszénellenes mozgalomban különösen előljártak a nők, akik még meghívásokat sem fogadtak el olyan házaktól, ahol ezt az anyagot használták vagy megtűrték és szénnel főzött ételekből nem ettek. Még Erzsébet királyné uralkodása alatt (1558-1603) is küldöttségben kérte a községtanács, hogy a jövőben a kőszén használatát Londonban legalább a parlamenti ülésszak tartama alatt tiltsa el. Mindhiába, a lerombolt tűzhelyek megsokasodva újraépültek, a kőszénhasználat diadalmas útját megállítani többé nem lehetett. Noha belátták, hogy a kőszénfüsttől senki sem fulladhat meg, mégis behozatala elé sok akadályt gördítettek. Csak 1830-ban szüntették meg a kőszén forgalombahozatalának középkori akadályait s ettől az időtől kezdve szabadon ontja áldásait a kőszén, amelynek tömeges fölhasználása bizonyára nem kis mértékben teszi ködössé Albion egét A középkori Londonnak ennyiben valóban igazat kell adnunk.

A kőszén használatának lassú térhódításával fejlődött annak földtani megismerése is, amely a földtan történetével szoros kapcsolatot mutat A középkori és az újkor elejét uraló általános fölfogás szerint a kőszén szervetlen eredetű megszilárdult kátrány (bitumen).^[3] Ebbe az általános fölfogásba azonban a lignitek nem voltak besorolhatók, mivel a legfelületesebb szemlélő is észreveheti fás szerkezetüket, amely a tőzeggel együtt sok fejtörésre adott okot. A föld rétegeiben eltemetett állatok és növények valódi jellegének fölismerése hozta meg ebben a tanácstalan találgatásban a kőszenek keletkezésére és mibenlétére vonatkozó ismeretek fejlődését.

A görögöknél ismertetett kőszén első magyarázója Agricola (1544) volt, aki bitumennek tartotta s az aszfalttal együtt említi. Igy vélekedik Athanasius Kircher, a tudós jezsuita is. Több-kevesebb változattal a 18. század végén ez a fölfogás uralkodik. Érdekes kortünet gyanánt fölemlítést érdemel Bünting (1704), aki a kőszenet nem bitumenből származtatja, hanem az Úristen által eredetileg is kőszénnek teremtett anyagot lát benne, amely a föld alatt állandóan növekedik. A 16. és 17. században a szenet földalatti növények csírájából származtatták, A 18. század végén és 19. század elején a kőszenek szervetlen eredetének gondolata több ízben fölvetődött. Különböző szerzők a szénfajták keletkezését részben, vagy egészben őskőzetek bomlásából, átváltozott vulkáni anyagokból, vagy a levegő szénsavának közvetlen megsűrűsödéséből magyarázták.

A kőszenek növényi eredetére vonatkozó fölfogás többé-kevésbé bizonytalan alakban a 16. század közepére vezethető vissza. Buffon már egész határozottan kimondja, hogy a kőszén növényi anyagokból áll és a kőszén és lignit között csak fokozati különbség van. A kőszén keletkezésének mai fölfogásunkban megnyilvánuló menetét 1778-ban Beroldingen állapította meg a növényi anyagok, tőzeg, barnaszén és kőszén természetes átalakulási sorozatában.

A 19. század végén fölmerült az a fölfogás, hogy a szén főként tengeri növényekből keletkezik. Ezt a sokáig vitatott elméletet Gümbel mikroszkópi vizsgálatai döntötték meg, aki szerint a keletkezés helyén élt növények fokozatos szenesedési folyamata szénkeletkezésre vezet.

Azóta ez a felfogás mindinkább tért hódított s ha imitt-amott még találkozunk elvétve a szervetlen származás fölemlítésével is, mégis a kőszénképződés megismerése a növényi eredet biztosan fölismert alapján halad tovább. A keletkezésre vonatkozó vizsgálatok föladatai az átalakulás módja, a keletkezés helye és föltételei voltak, amelyek napjainkig főbb vonásaikban az összehasonlító földtani és biológiai kutatásokkal tisztázódtak. A sok előtanulmányt Potonié összesítette, akinek mindenre kiterjedő kritikai vizsgálatai a kőszénképződés helyei gyanánt a láp- és tőzegterületeket, az átalakulás módjául a lassú szerves bomlást állapították meg.

A kőszén növényi eredetének fölismerésétől kezdve a keletkezés kérdésének földtani vizsgálatában közelfekvő volt az a gondolat, hogy az élő növények vegyi összetételétől keressük az utat a kőszén vegyi alkatáig. A kőszénkeletkezés kérdésének megoldása óriási haladást tett, mióta Potonié a földtanban használatos aktualizmus elve alapján, azaz az előttünk ma is végbemenő folyamatokból kiindulva, vizsgálta a kőszénképződés föltételeit. A manapság is keletkező égő szerves kőzet a mocsarakban és lápokban fölhalmozódó tőzeg. Az itt végbemenő szerves korhadás, bomlás, tőzegesedés, vagy rothadás különböző föltételeiben látja Potonié a kőszénképződés lehetőségeit. Ez a folyamat lassú égésnek felel meg. A növényi anyagok levegő és nedvesség behatása alatt maradék nélkül elkorhadnak; kevesebb levegő hozzájárulása nagyobb nedvesség mellett bomlásra vezet, amelynek víz alatt folytatódó folyamata tőzegesedést eredményez. Ugyanez a folyamat megy végbe az elhalt mikroszkopikus vízi szervezetek iszappal keveredő maradványain is, amelyet azonban anyagának eltérő volta miatt rothadásnak s a létrejövő anyagot rothadó iszapnak, vagy műszóval sapropel-nek mondjuk. Mindezeket a folyamatokat a faszénkészítés közben végbemenő megszenesedéssel szemben elszenesedésnek nevezzük. Lényegileg az elszenesedés is a megszenesedéshez hasonló körülmények között történik. A szénégetőhalmokba összehordott faanyag megszenesítése kevés levegő hozzájárulásával történik, míg az elszenesedés is iszap vagy víz alatt megy végbe a bomló-tőzegesedő növényi anyagokban. Az elszenesedés ilyenformán alacsony hőmérsékletű száraz lepárlási folyamat, melynél a rendes lepárlás magas hőmérsékletét az időtartam pótolja. Ennél az erjedési folyamatnál a növényi anyagok főalkatrészei: a szén (C), hidrogén (H) és oxigén (O) részben szénsavvá (CO₂), részben vízzé (H₂O) és mocsárgázzá (CH₄) egyesülnek. Ez utóbbiak állandóan kiszabadulva, a folyamat folytatódása mellett a kisebb mértékben fölhasznált szénanyag fokozatos fölhalmozódására vezetnek.

Az így végbemenő elszenesedési folyamat tekintetbe vételével a különböző szénféleségek vegyi összetétele alapján szükségszerűleg adódik az a sorozat, melyet Beroldingen már 1778-ban fölállított s amely tőzeg-, lignit-, barnaszén-, kőszén-, antracit-, grafit tagokat magában foglalva, Potonié szerint, a kőszénképződés földtani fokozatait képviseli.

A növényi anyagokban végbemenő vegyi folyamatok és jelenségek tehát az oxigén és víz jelenlététől függnek. Az így létrejövő különböző bonyolult folyamatokat és végső termékeiket Potonié nyomán az alábbi módon csoportosíthatjuk:

Az elszenesedés fokozatait képviselő sorozat kísérleti alapon is igazolva van. Ez a sorozat a szénképződés kérdésének földtani részét nagy általánosságban tisztázta. Bizonyos mértékig vitás még az a kérdés, vajjon az említett sorozat egyes tagjai valóságos fokozatot képviselnek-e s az idők folyamán az alacsonyabbrendű tagokból magasabbrendűek lehetnek-e? A növényi anyagok tőzegesedése szemünk előtt is folyamatban van, tehát a kérdésnek ez a része kétségtelenül igenlő lehet. A földtani tények szintén igazolják az egyes tagok fokozatjellegét, mert a régibb földtani korokból kőszén és anthracit, a fiatalabb időkből pedig általában csak barnaszén és lignit maradtak reánk. Vegyi összetétel alapján azonban egyesek, különösen Donath a kiváló szénvegyész, kétségbe vonja a barnaszén anthracittá alakulásának lehetőségét. Felfogását mindenekelőtt a különböző földtani korok eltérő növényvilágával s az ebből keletkezett széntelepek vegyi alkatának különböző voltával indokolja. Különösen hangsúlyozza a barnaszénben mindig jelenlevő lignin hiányát vagy csekély mennyiségét a kőszenek anyagában.

Donath álláspontját geológusok közül Walther tette magáévá, aki a kőszénkeletkezés folyamatában lényeges különbséget lát az idősebb kőszenek és a földtanilag fiatalabb barnaszenek között. Szerinte az előbbiek túlnyomólag vízinövények anyagából, tengerparti tájakon, az utóbbiak szárazföldön, főként fás növényekből keletkeztek. Ezért a tőzeg-kőszén genetikus sorozatot beigazoltnak nem tartja s a barnaszén szerinte anyagban és keletkezési folyamatban a kőszéntől annyira eltérő, hogy abból soha kőszén nem keletkezhet.

A Donath-Walther által megjelölt különbségek csak látszólagosak, mert nem valószínű, hogy a kőszénkorszak növényzetének fás anyagából a lignin eredetileg hiányzott volna. Sokkal valószínűbb, hogy az elszenesedés folyamata alatt megsemmisült. Némi különbséget mutatnak a barnaszén anyagában résztvevő gyantás növények, amelyek a kőszén flórájából hiányoztak. Mivel a gyanták az elszenesedés folyamata alatt igen nehezen bomlanak, többé-kevésbé változatlanul fölhalmozódnak, azért a barnaszénnek idők folyamán kőszénné változása esetén bizonyos mértékben eltérő vegyi összetételre vezethetnek. Ez azonban nem zárja ki a barnaszén kőszénné alakulásának lehetőségét, annál kevésbé, mert az elszenesedés alatt a növényi anyagok eredeti vegyi alkata teljesen megsemmisül és új vegyi összetételre vezet.

A legújabb időben Gothan és R. Potonié vizsgálatai különben is kimutatták a Donath-Walther-féle fölfogás helytelen voltát, amennyiben szenesedett karbon növényekben celluloze reakciókkal a faanyag jelenlétét megállapították. A grafit és a kőszén összetételében régebben kimutatott különbségek a legújabb vizsgálatok szerint szintén nem állanak meg. A közelmultban ugyanis Winter az Onega-tó partján előforduló schungitban az anthracit és grafit természetes összekötő tagját ismerte föl, amely vegyi összetételben, kokszolhatóságban, fajsúlyban s egész külsejében kontaktmetamorf hatásokra elváltozott anthracitnak felel meg. Ezek szerint tehát semmi okunk sem lehet a fa, tőzeg, anthracit, grafit földtani sorozat helyességének kétségbevonására.

Míg a növényi anyagok különbözősége lényegesen nem befolyásolja az elszenesedés folyamatának eredményét, a szénképződést, addig a föntebb megkülönböztetett rothadó iszap (sapropel) elszenesedése bizonyos mértékű különbségekre vezet. A rothadó iszap ugyanis nagy protein és zsírtartalmánál fogva nemcsak a szénanyagot, hanem a hidrogént is lekötve tartja, úgyhogy hidrogénben gazdag bitumenes szén keletkezik. Ez a bitumenesedési folyamatnál keletkezett szén vegyileg közelebb áll azonban a rendes elszenesedési folyamat szeneihez, mint a rothadó iszap anyagának vegyi összetétele a növényi anyagokéhoz. A szénképződés bonyolult vegyi folyamat, melynek tisztázása a szén vegyi sajátságainak megismerésétől függ. Mint minden egyéb földtani jelenségnél, úgy itt is az egykori folyamatok végső terméke áll előttünk, amelyből földtani vizsgálataink céljának megfelelőleg az egykori jelenségekre, azok lefolyására, helyére, körülményeire és okára kell következtetnünk. Ez már tisztára földtani föladat, amely ezúttal a vegyi vizsgálatok eredményeire épít s a kőszenek vegyi összetételéből kutatja azokat a föltételeket, melyek mellett az egykori növényi anyagoknak bomlása és elszenesedése bekövetkezhetett.

Ha a szenet növényi anyagok bomlása gyanánt ismertük meg, akkor a reánk nézve annyira fontos széntelepeket bomló növényi anyagok fölhalmozódása gyanánt kell tekintenünk. Ilyen fölhalmozódások csak mocsaras-lápos területek növényzetéből helytálló módon (autochton) vagy pedig idegen helyre összehordott (allochton) módon keletkezhetnek. Ennek alapján általában megkülönböztetünk autochton és allochton széntelepeket. Az előbbiek lehetnek szárazföldiek és víziek, az utóbbiak szél vagy víziúton egybehordva mindenütt várhatók. A széntelepek helyben keletkezett vagy összehordott jellegének tisztázása első teendője a földtani vizsgálatnak. Az autochton telepek mai példáját a lápok tőzegei adják. Biztos ismertető jelei a széntelep alatt fekvő rétegekben mutatkozó gyökérrészletek s a széntelepben álló helyzetben megmaradt kövesedett fatörzsek, melyek nem tartoznak a ritkaságok közé. Jól megtartott finomabb növényi részek, levéllenyomatok, valamint a széntelepek egyenletes nagy kiterjedése is az autochtoniára jellemzők. Ezzel szemben az allochton telepek kisebb terjedelműek, egyenlőtlen vastagságúak és minőségűek s a közelükben található növényi részek rossz megtartású töredékek, melyek a szállítottság nyomait viselik. Az idegen helyen történő elszenesedés elsődleges, ha az egykori növényi részek összehordásáról van szó, vagy másodlagos, ha már meglevő tőzegekből vagy láprészekből, tehát már az elszenesedés folyamatában lévő anyagokból kiszakított részekkel állunk szemben.

A széntelepek keletkezési módjának megítélésében nagy szerepe van a kísérő kőzeteknek is, amennyiben ezek keletkezési körülményei biztosan utalnak a széntelepek keletkezési módjára is. A tengerekhez közelfekvő egykori mocsarak paralikus, a távolabb esőket limnikus néven különböztetjük meg. Az előbbieknél a széntelepeket kísérő kőzetek tengeri üledékek, az utóbbiaknál édesvíziek. Az édesvízi széntelepek általában kisebb terjedelműek és vastagságra, kifejlődésre nagyon változók.

Bár az egykori növényi anyagok elszenesedési folyamata ismeretes előttünk, még kevéssé ismerjük azokat a tényezőket, melyek a kőszénné formálódásban résztvesznek. Mindenekelőtt láttuk, hogy a szerves bomlás kevés levegő jelenlétében történik. Ennek a bomlásnak megindításában és lefolyásában valószínűleg nagy szerepük van az erjesztő baktériumoknak is, melyeket ma még eléggé nem ismerünk. Nem lehetetlen, hogy a bomlás lefolyása és tartama e baktériumok különböző működése szerint alakul, ami bizonyos mértékben az elszenesedés további folyamatát is befolyásolhatja. Az elszenesedés további tényezői között kiemelendő a hőmérséklet és a klíma. Trópusi tájakon az elmocsarasodás száraz időszak alatt a növényi anyagok elkorhadására vezet, ezért egyenletes meleg és nedvesség előfeltételei az elszenesedésnek. Nincs módunkban még eléggé vizsgálni azt a hatást, melyet a bomló-tőzegesedő anyagok által termelt saját hő okoz. Ez a belső hő a fölhalmozódott anyagok vastagságával és bomlásával egyenes arányban bizonyára befolyásolja az elszenesedést s hatása különösen azokban a különbségekben nyilvánulhat, melyek ugyanazon széntelep minőségében különböző helyeken észlelhetők. A hőhatás különben a száraz lepárlásnak minősített szenesedési folyamatot gyorsítja. Ezt igazolják a vulkánkitörésekkel érintkezésbe jutott széntelepek, amelyek az érintkezésnél jobbminőségű szenet adnak, amennyiben a kőszén anthracittá, a barnaszén kőszénné alakult. Kitűnt, hogy a jelentősebb szénképződés területei hegyszerkezeti tényezőkkel: gyűrődések, tengerelőnyomulások, sülyedésekkel stb. kapcsolatosak. A szénterületek utólagos hegymozgásaival, gyűrődésekkel és vetődésekkel kapcsolatban mutatkozó nyomás gyorsítja az elszenesedést s javítja a szénminőséget. Ezt igazolják a svájci fiatal barnaszenek, melyek hegynyomás behatása alatt kőszénné alakultak, vagy az észak-amerikai Sziklás Hegység gyűrődési övébe eső barnaszénterületek, amelyek erősebb elszenesedést mutatnak, mint a távolabb esők. Ezzel szemben a moszkvai szénterület karbon időbeli széntelepei csaknem zavartalan vízszintes helyzetben csak barnaszén jellegűek.

Az elszenesedés száraz lepárlásnak megfelelő folyamatánál a magas hőfokot pótló hosszú idő, a földtani kor egymagában még nem elegendő, mert a kőszénképződést még egyéb tényezők is befolyásolják, siettetik, vagy hátráltatják. Míg a hegyképző erők hatásait általánosságban már ismerjük, még további részletvizsgálatot igényel annak a megállapítása, hogy az egyes telepeken belül mutatkozó minőségi eltérések nem vezethetők-e hasonló okokra vissza.

Nagy szerepet kell tulajdonítanunk a szénné formálódás folyamatában a fedőkőzeteknek, melyeknek minősége és vastagsága az elszenesedést lényegesen befolyásolhatta. Ezt bizonyítják azok a különbségek, melyek a széntelepek minőségében fekvő- és fedőrészek között mutatkoznak. Kőszeneknél ezek a különbségek abban nyilvánulnak, hogy a telepek alsó részének széntartalma nagyobb, mint a felső részben, ellenben gáztartalma kisebb. Barnaszéntelepeknél is a telepek felső része általában jobb minőségű. Ezek a jelenségek a fedőkőzetekkel borított telepek elszenesedésével függenek össze, amennyiben a telep alsó részéből kiszabaduló gázok a felső részben a fedőkőzet miatt némileg összegyűltek, a telepre gyakorolt nyomás viszont az alsóbb részben érvényesült jobban s az elszenesedést előnyösen befolyásolta. A szenesedési folyamatra, tehát a szén minőségére nem közömbös az sem, hogy a fedőkőzet egyik helyen homok, másutt agyag. Bizonyos vastagságig ugyanis a homok kevésbé légmentesen zárja el a szénréteget s elvezeti a fölszabaduló gázokat, míg az agyag légmentesen szigetel s nem vezeti el, legföljebb csak átveszi a gázokat, amelyek újabb vegyületek keletkezésére vezetnek.

Ezért van az, hogy a széntelepet fedő agyagrétegekben nemcsak utólagos ásványos kiválásokat, piritet, gipszet találunk, hanem az agyag részben szerves anyagokkal, bitumennel is át van itatva. A fedőkőzet vastagsága is szükségszerűleg hatással van a szénképződésre, mert súlyánál fogva nyomást gyakorol, amely mint láttuk, gyorsítja a folyamatot. Mivel ma már tudjuk, hogy a fedőrétegek kifejlődése minden egyéb üledék kőzettéformálódását is befolyásolja, tehát számításba veendő tényező, annál inkább tekintettel kell lennünk a széntelepek keletkezésének vizsgálatában erre a tényre, mivel a szenesedés önmagában végbemenő belső kőzetformálódási folyamat, melyet a külső tényezők, köztük a fedőrétegek előnyösen, vagy hátrányosan irányítanak. A fiatalabb barnaszéntelepek sokszor érthetetlennek tetsző minőségi változásainak egyik oka a fedőrétegek kifejlődésének gondos vizsgálatával sok tekintetben tisztázható.

Érdekesnek tartjuk még a kőszénné vált egykori tőzegtelepek vastagságára vonatkozó megfigyeléseken alapuló számításokat. Ezek szerint átlag 3 méter vastagságú, száraz tömött tőzegtelep szolgáltathatott 1 méter vastag pittsburgi kőszenet a nyomás tekintetbevétele nélkül. Ugyanilyen vastagságú barnaszén 2.5 méter vastag tőzegtelepet igényel, ami azt bizonyítja, hogy az ülepedési folyamat a tőzeg és barnaszén között jóval nagyobb, mint annak folytatása gyanánt a barnaszén és kőszén között. Ez a fizikai sajátság nem áll arányban a szenesedési folyamat során beálló szénanyag (C) fölhalmozódással, amennyiben a tőzeg és barnaszén széntartalma között levő különbség csaknem egyenlő a barnaszén és kőszén széntartalma között mutatkozó különbséggel. Ebből azt következtethetjük, hogy a szenesedési folyamat kezdeti fokán beálló fizikai változások lényegesen nagyobbak a később végbemenő változásoknál.

Ezek a számítások átvezetnek a szénképződés időtartamának jóval ingatagabb alapokon álló kiszámításához. Tudományos szempontból ezek ma még komolyan nem vehetők, mivel a földünkön működő erők létrehozta termékek vastagsága annyi helyi körülménytől függ, hogy semminemű általánosítást meg nem enged. Kiindulásul itt is a tőzegkeletkezés ideje szolgál. Ashley számítása szerint kedvező körülmények között 30 cm tőzegréteg keletkezéséhez legalább 10 esztendő szükséges. Minthogy a folyton növekedő tőzegréteg alsó része mechanikai és anyagi változásokon megy át, azért 300 év alatt nem 9 m, hanem annál jóval vékonyabb tőzegtelep keletkezik. Mindezeket a veszteségeket tekintetbe véve, Ashley 30 cm vastag tömött tőzeg keletkezési idejét 100 évre teszi. Az elszenesedés folyamata alatt további kétharmad térfogatcsökkenés mutatkozik, úgyhogy 30 cm kőszén ezen az alapon 300 év alatt keletkezhetik.

Láttuk azonban, hogy a kőszénné formálódás folyamatát mennyi tényező befolyásolja. Az ilyen számításoknak tehát csak akkor lehetne létjogosultságuk, ha valamely széntelepre nézve a tényezők mindegyikének hatásait pontosan megállapíthatnánk és tekintetbe vehetnénk. Azonban még így is csak egyetlen helyi értékű adatot nyernénk, amely általánosításra egyáltalán nem jogosíthat.

A szenek gyűjtőneve alá sorolt szerves eredetű égő kőzeteket már a legrégibb időkben is megkülönböztették. A középkori fölfogás csaknem mindig külön emlékezik meg a kőszénről, carbones lapidei vagy lithanthrakes néven, a fás szövetű barnaszénről, lignitről, vagy a tőzegről. A legújabb időkig mindinkább fejlődő vegyi vizsgálatok ezeket a megkülönböztetéseket teljes mértékben igazolták. A szenek anyagában résztvevő elemekkel, alkatrészekkel tisztában vagyunk, vegyi szerkezetük azonban nincs még teljesen megvilágítva.

A különböző szenek fajsúlya minőség szerint 0.8-1.6 között változik. Legkisebb fajsúlya van a fásjellegű barnaszeneknek (lignit), legnagyobb az anthracitnak. A fajsúlyt erősen befolyásolják a tisztátalanító ásványos anyagok (hamu). A szén fajsúlya általában annál kisebb, minél kevesebb szénanyag (C) van benne.

A szén színe, barnától a feketéig, szintén minőség szerint változik. Ez a szín Donath szerint nem az elemi széntől, hanem annak hidrogén és oxigén kapcsolataitól származik. A barnaszenek színe a humuszsavaktól ered. Általában úgy a fekete, mint a barnaszén nagyon sok árnyalatot mutat s minél nagyobb a széntartalom, annál sötétebb a szén színe is. Különösen vonatkozik ez a szenek karcára, amely fekete vagy barna. Az elemi szénben szegény paleozoos szenek (sapropel) karca éppoly barna, mint a jóval fiatalabb barnaszeneké. Ritkábban észlelhető acélkék szín az anthracitnál. Fényük szintén sokféle: az anthracit fémfénye mellett, selymes zsírfényű, fénylő és egész fénytelen szenek vannak. Törésük földes, egyenetlen, rostos, leveles, kagylós, sokszor szögletes.

Érdekes viselkedést tanúsítanak a szenek fény- és hőhatásokkal szemben. Röntgen-sugarakkal végzett kísérletek szerint a szénben levő ásványos anyagok (pirit) jól láthatók, tehát a szén az X-sugarakat átbocsátja. Még feltűnőbb, hogy sötét kamrában 50°C hőfok mellett a szén határozott képet ad az érzékeny lemezen. Hővezető képessége nagyon csekély.

A szenek növényi származását jól föltüntetik a vegyi elemzések. Ezek szerint a szenek összetételében főként az elemi szén (C), oxigén (O) és hidrogén (H) vesznek részt. Ezeken kívül csaknem minden szénben találunk ként (S) és nitrogént (N). Ezek az alkatrészek szerves eredetűek s eredetileg a növények anyagának elemeit alkották. Ezeken kívül azonban minden esetben találunk még a szenekben vizet (H₂O) és el nem égő ásványos anyagokat, a hamut.

Az elemi szén, oxigén és hidrogén változó mennyiségben és viszonyban van a különböző szenekben aszerint, amint a szenesedési folyamat előrehaladottabb fokát képviselik, vagy sem. A jobb minőségű, földtanilag idősebb szenekben az elemi szén nagyobb mennyiségben van meg, mint a gyöngébb minőségűekben. Ezeknek a főbb alkatrészeknek alábbi összeállításban közölt mennyisége a különböző szenekben a fokozatos átalakulási folyamatot igazoló módon egyik kiinduló bizonyítéka a szénkeletkezés tőzegelméletének.

Ezekből a középszámokban kifejezett adatokból látjuk, hogy a szénülési folyamattal járó átalakulása hidrogén és oxigén kevesbedésével jár. A hidrogén elemi szénnel egyesülve, mocsárgázzá (methán, CH₄), oxigénnel egyesülve vízzé (H₂O) alakul. Az oxigén ezenkívül nagyobb mennyiségben távozik széndioxid (CO₂) alakjában is. A nitrogéntartalom alig csökken s a kőszénben bizonyos mértékig nagyobb mennyiségben van, mint a barnaszénben. Származását eddig jórészt állati eredetre vezették vissza. A legújabb angol vizsgálatok szerint azonban a növények sejtjeinek fehérje anyagában elegendő nitrogénmennyiséget mutattak ki, úgyhogy a szenek nitrogénje állati anyagok jelenléte nélkül is magyarázható.

A szenek kéntartalma aránylag csekély, azonban mindig hátrányosan befolyásolja a szén értékét. Leggyakrabban szulfidok, főként vaskovand (pirit) alakjában van jelen, azonban ezenkívül szerves kapcsolatban vagy szulfát (pl. gipsz) gyanánt, nagy ritkán egyes barnaszenekben termés kén alakjában is mutatkozik. A pirit gyakran szabad szemmel nem látható finom szemcsékben, néha repedéseket bevonó vékony kéreg gyanánt, sokszor kristályokban vagy kisebb-nagyobb konkréciókban észlelhető. Petraschek megállapítása szerint azok a széntelepek, melyek közvetlenül mészkőre települnek, vagy közelükben mészkő van, nagy kéntartalommal tűnnek ki. Ez a megfigyelés a hazai szenekre is jól vonatkoztatható.

A szenek tökéletes elégéséből visszamaradt anyag a hamu, az egykori növényi anyagok hamutartalmából és a szénképződés közben hozzákeveredett ásványos anyagokból áll. Mennél több a folyóvizek, szél útján vagy utólagos kioldódásból származó ásványos anyag, annál nagyobb a szenek hamutartalma. A legtisztább kőszenek 2-3% hamuanyagot tartalmaznak. A hamu mennyisége és vegyi összetétele is nagyon változó. Néha ugyanazon széntelep anyagában is változik, ami részben a növényi anyagok hamujának változásával, részben a különböző helyeken belejutott ásványos anyagok más-más mennyiségével függ össze. A hamu összetételében csaknem mindig megtaláljuk s legnagyobb mennyiségben vesz részt a kovasav, agyag, vasoxid, mész, magnezia, kénsav és foszforsav. Ezenkívül még előfordulnak benne különböző alkáliák, fémek, néha ritka anyagok is. Igy az egyik argentinai barnaszénben vanadin 38.22%-ban, a lüttichi kőszén hamujában csekély mennyiségű molybdän. Érdekes az amerikai Wyomingban, Cambriaban előforduló aranytartalmú barnaszén, amely tonnánként 0-2 font sterling értékű aranyat tartalmaz. A tisztább szénben kevesebb, a palásabb, hamuban dúsabb szénben több az arany, amelynek származása még nincs teljesen tisztázva. Valószínűleg aranytartalmú piritből származik, vagy még inkább a széntelep keletkezésekor bemosott másodlagos aranypor. A szén fölött levő homokkő ugyanis aranytartalmú. Másodlagos beszivárgással magyarázzák a budweisi anthracit arany és ezüst tartalmát is.

A szenek hamutartalma hátrányosan befolyásolja a tüzelést, mivel a hamu alkatrészei néha összeolvadnak s főként vasszilikátból álló salakot adnak, amely a tüzelőfelületet bevonja, a légjáratot elzárja s tökéletlen elégést okoz.

Minden szén több-kevesebb nedvességet, vizet (H₂O) tartalmaz, amelynek egy része vegyileg kötött alakban van benne, másik része a légkörből származó úgynevezett bányanedvesség. Az utóbbi frissen termelt szénben 40-60%, tőzegben sokszor 90% is lehet. A kötött vízmennyiség megállapítása céljából ezt a nedvességet el kell távolítani, ami szabad levegőn, szárítás útján történik. A kiszárított szén erősen higroszkópos, azaz nedves levegőn rövid idő alatt elveszített összes vízmennyiségét újból magába szívja. Ez a fölszívás a szén szövetétől és anyagától függ. Barnaszénnél 18-25% lehet, fásszövetű szénnél 10-13%, kőszénnél és anthracitnál jóval kisebb. A kötött víztartalom kőszeneknél 2-8%, barnaszénnél 10-20% is lehet. Általában nagyobb, oxigén és hidrogéntartalmú szenekben nagyobb, úgyhogy, mint föntebbi táblázatunkból kitűnik, a szenesedési folyamat kezdetlegesebb fokán álló szeneknél nagyobb, az előrehaladottabb fokot mutató kőszénnél kisebb.

Az illó alkatrészeken kívül a szenekben különböző gázok is vannak, amelyeket levegőtől mentes vízben való hevítés útján szokás meghatározni. A gyakorlati életben legfontosabb ezek közül a methán és a szénsav, amelyeknek jelenléte a bányászatra sok veszélyt okoz. E két gáz előfordulása fordított viszonyt mutat. Nagyobb mennyiségű methán jelenléte csekély szénsavat, a szénsav túlsúlya viszont a methán háttérbe szorulását jelenti. A gázok jelenléte és mennyisége nem a szén vegyi összetételével kapcsolatos, hanem inkább annak szövetétől, a nyomástól, hőmérséklettől, pirittartalomtól függ. Nagy nyomásnál nem túlságosan tömött szénben nagymennyiségű gáz gyűlhet föl, amely a fejtésben hirtelen gázkitöréseket okoz.

Dacára annak, hogy az egyes elemzésekben a szenek összetételében résztvevő alkatrészeket pontos részletességgel kitudjuk mutatni, a tulajdonképeni vegyi alkotásuk még távolról sem ismeretes előttünk. A legutóbbi időben Fischer, a mühlheimi szénkutató intézet (Institut für Kohlenforschung) világhírű vezetője, három kérdésben jelölte ki az idevágó kutatások teendőit. Az első a szenes ősanyagok fölhalmozódásának megismerésével tisztázva van. A másik, az ősanyagokból való származás, illetve átalakulás folyamata csak a szénülés menetének alapelveiben, főként csak a földtani egymásrakövetkezés genetikus rendjében ismeretes s egyes szakemberek ezt ma is vitatják. A harmadik, a szenek jelenlegi állapotának vegyi összetétele, illetve az egyes alkatrészek molekuláris kapcsolódása legkevésbé ismeretes. Ma már ugyanis régen meghaladott álláspont az a régebbi, bár még laikus körökben ma is uralkodó fölfogás, hogy a szén az elemi szénanyaggal (C) többé-kevésbé azonos. Valójában a szén a szénelemnek olyan egyéb elemekkel való kapcsolódásából áll, amelyek szénben gazdag százalékos arányú vegyületekké egyesülnek. Ezt bizonyítja az a tény, hogy a sokféle kivonatolási eljárás egyikével sem sikerült még olyan végső maradékot találni, amely kizárólag tiszta szénelemből állana.

Donath és Fischer beható vizsgálataiból megállapítható, hogy a szenek különböző szénhidrogének és azok kölcsönös kapcsolódásainak keveredéséből állanak. Ezek a vegyi összetételek föltétlenül bizonyos kapcsolatban vannak annak az ősanyagnak vegyi alkatával, amelyből a szenek keletkeztek. Ezidőszerint azonban még a növényi anyagok vegyi alkatát sem ismerjük eléggé, érthető tehát, hogy az azokból kiindult vegyi átalakulások végső terméke a szén, annál kevésbé lehet ismeretes előttünk. A legutóbbi időkig az összes idevágó vegyi vizsgálatok abból a föltevésből indultak ki, hogy a szenek a fölhalmozódott növényi anyagok cellulozéjából keletkeztek. Újabban Fischer és munkatársainak kísérletei azt bizonyítják, hogy a szénülési folyamat alatt a celluloze baktériumok behatása alatt már kezdetben elváltozik, eltűnik s methán, szénsav és víz, valamint bizonyos szerves savak (ecetsav, hangyasav, tejsav) alakjában a talajvízbe kerülve, a szomszédos kőzeteket elbontja. A tőzegesedés előrehaladásával a mindinkább csökkenő cellulozemennyiséggel szemben túlsúlyra jutó lignin szolgáltatja megfelelő bonyolult vegyi átalakulások után a barnaszén és kőszén anyagát. Donath szerint a kőszén anyagában a faanyag (lignin) egészen hiányzott vagy csak igen alárendelt mértékben lehetett, míg a barnaszén túlnyomólag ebből származik. Ez az anyagkülönbség szerinte kizárja a barnaszén és kőszén genetikus kapcsolatát. Ezt a fölfogást földtani alapon Walther is megokolta. A közelmúltban azonban R. Potonié gondos részletvizsgálatokkal kimutatta a karbon növények szenesedett anyagában egyrészt a cellulozét, másrészt a lignin, illetve azok bomlási termékeinek jelenlétét s reámutatva a karbon és harmadidőszaki szenek növényi anyagainak vegyileg azonos voltára, igazolta a tőzeg-anthracit genetikus sorozat jogosultságát. A legújabb időben már nemcsak vegyi reakció útján, hanem mikroszkópiailag jól fölismerhető rostokban is fölismerték egyes németországi barnaszenekben a cellulozét s ezzel a Fischer-féle lignin-keletkezés kizárólagos jellege is megdőlt.

Általánosságban azonos százalékos összetételt mutató szenek hasonló sajátságúak is. Ennek dacára azonban sok esetben az elemi alkatrészek egyenlő mennyisége és viszonya mellett igen különböző értékű és fizikai jellegű szenek ismeretesek. Ez a tény világosan mutatja, hogy nem annyira az elemi alkatrészek, mint inkább azok vegyi kapcsolatainak módja adja meg a szenek tulajdonképpeni jellegét és értékét. Épen ezért a legújabb vizsgálatok az utóbbiak tisztázására helyezik a súlyt s ezzel kapcsolatban a gyakorlati értékesítésnek fontos irányítást adnak. A legújabb vizsgálati eredmények szerint a szenekben két főalkatrészt kell megkülönböztetni. Ezek egyike a növényi anyagokból, főként cellulozéból és ligninből származó humuszanyag, másik a viaszból, gyantákból és zsírból eredő bitumen. A humuszanyagok a szenek összetételében túlsúlyban vannak. Barnaszenekből alkáliákkal nagyrészben vagy egészen kioldhatók. Kőszenek vizes alkália-oldatokban oxigén hozzájárulás mellett nyomás alatt 200°-ra hevítve szintén oldható humuszanyagokat adnak. E humuszalkatrészek vegyi természete közelebbről még nem ismeretes. A szenek bitumentartalma tőzegből és barnaszenekből, alkohol vagy benzollal oldható gyanta és viaszkeverékből álló ú. n. hegyi viaszt szolgáltatja. A kőszenek bitumentartalma nagyon csekély, 0.25-7% között változik, míg a barnaszeneknél 40%-ot is elér. Ezzel szemben hazai szeneink maximális bitumentartalma 6-7%.

A szenek fizikai és vegyi sajátságaitól függenek mindazok a tulajdonságok, melyek ezt a kőzetet reánk nézve annyira fontos nyersanyaggá teszik. Rossz hővezetőképességéből folyik könnyen gyúló, égő volta, amely hőtermelésre képesíti. Ebből ered a szenek károsan ismert öngyulladása is, amelyet a szabad levegőből fölvett oxigénnel kapcsolatos fölmelegedés okoz. Az oxigénfölvétel és oxidáció közelebbi oka szintén a vegyi alkatban rejlik, valószínűleg telítetlen szénvegyületekkel kapcsolatos azonban közelebbről még nem ismeretes. Az oxigénfölvétel mennyisége a széndarabok nagyságától függ. Minél apróbbszemű a szén, annál nagyobb az oxigén fölvevő képessége s ezzel kapcsolatos fölmelegedése, ami a gyulladásra vezet. Ezért van az, hogy a szénpornál az öngyulladás mindig gyakoribb. Kevés nedvesség az öngyulladást elősegítheti, amennyiben a szénben lévő pirit bomlását gyorsítja, ami szintén fölmelegedéssel jár. A fölmelegedéssel járó öngyulladás annál inkább bekövetkezik, minél nagyobb a fölhalmozott szénkészlet. Az öngyulladás veszélyének kikerülése céljából újabb időkben nagyobb amerikai üzemekben a szénkészletet nagy betonmedencékben víz alatt tárolják.

Levegőtől elzárt szeneket hevítve, az illó alkatrészek, különböző gázok eltávoznak s a visszamaradó szén alakban és külsejében változatlan, vagy többé-kevésbé megolvad. A szeneknek ilyen különböző magatartása az összetételükben résztvevő szénvegyületektől függ, de az elemi alkatrészek viszonyával nincs kapcsolatban. A visszamaradó szén a koksz, amelynek mennyisége, minősége és alakja a különböző szenek szerint nagyon változó. A mennyiségre különösen nagy befolyással van a szenek elemi alkatrészeinek százalékos összetétele, amennyiben az oxigén szénsav és szénoxid alakjában csaknem egészen eltávozik s így a koksz elemi szénanyagát csökkenti. A hidrogén hasonlóképpen illó szénhidrogének alakjában távozik. A koksz alakja és színe a szénfajtákon kívül a hőfoktól is függ. Nehezen olvadó szenek a kiszabaduló gázok által fölfuvódnak, könnyen olvadókból viszont a gázok könnyen kiszabadulnak s ezek nem fuvódnak föl. A fölfuvódás mértéke a hőfoktól is függ és annál nagyobb, minél alacsonyabb volt a hevítés. A kellő hőfokon keletkező koksz (normalkoksz) csillogó ezüstszínű, az alacsonyabb hőfokú többé-kevésbé fekete. Nagy hamutartalmú, tisztátalan szenek olvadása (kokszolhatósága) lényegesen kisebb a rendesnél.

A szenek magasabb értékű felhasználási lehetőségei a száraz lepárlás termékeiben vannak, amelyek a magas hőfokra hevített szenek összetételének fokozatos teljes szétbontását eredményezik. 330°C hőfokig csak az égetésre alkalmatlan szénsav (CO₂) és kénhidrogén (H₂S) gázok távoznak. 350-500° között a szénanyag mélyreható szétbomlásából kátrányképződés megy végbe, amely a szén első bomlási terméke, tehát elsődleges vagy őskátrány a neve. Az őskátrány szénhidrogénekből és fenolokból áll, előbbi a szén bitumenjéből, utóbbi a humuszanyagokból ered. Minél nagyobb valamely szén bitumentartalma, annál több szénhidrogént szolgáltat, amely petróleumjellegű s részben paraffinból áll. A fenolok és szénhidrogének a kőszenek őskátrányában mintegy egyenlő arányban vannak jelen. Az őskátrány mennyisége jó barnaszeneknél 20%-nál is nagyobb lehet. A visszamaradó kokszot félkoksznak hívják s ez rendesen morzsolódó, rideg, gyakran poralakú. 500°-on túl hevítve methánt, hidrogént és ammóniákot szolgáltat.

Az 1000° hőmérséklet körül dolgozó gáz- és kokszgyártásnál az alacsonyabb hőfokú őskátrány említett anyagai további gyökeres vegyi átalakuláson mennek át, úgyhogy a gázgyártásnál nyert kátrány vegyi alkata egészen más. Az őskátrány szénhidrogénjei magasabb hőfokon fokozatosan gázra és koromra bomlanak (elégnek), míg a fenolokból a hidrogén redukció útján a gázgyártás kátrányában lévő aromatikus szénhidrogének fejlődnek. Míg a legutóbbi időkig tudvalevőleg az utóbbi magas hőfokú kihasználás volt általánosan elterjedve, újabb időben különösen a mühlheimi szénkutató intézetben folyó tudományos kísérletek eredményei alapján az őskátrány petróleumjellegű értékes szénhidrogénjeinek előállítása van a technikai érdeklődés középpontjában.

A szenek mai fölhasználásában még a melegtermelés áll előtérben, amely a szenek égési képessége által válik lehetővé. Egy kg szén elégetéséből nyert hőmennyiség a fűtőérték, amelynek meghatározására a hőegység (kaloria) szolgál. Az utóbbi alatt azt a melegmennyiséget értjük, amely 1 kg víz hőfokát 1°C-al fölmelegíti. A fűtőérték a vegyi összetételtől függ. Általában minél nagyobb a szén elemi széntartalma, tehát szenesedési folyamata mennél előrehaladottabb, annál nagyobb a fűtőértéke is. Ezért van az, hogy általában a földtanilag idősebb szenek, előrehaladottabb szenesedési folyamatukból kifolyólag magasabb fűtőértékűek is. A vegyi összetétel és fűtőérték között azonban általános érvényű viszonytörvény nincs, aminek oka szintén azzal magyarázható, hogy az elemi alkatrészek azonos mennyisége mellett azok vegyi kapcsolódása nagyon különböző lehet.

A szenek fűtőértéke annál nagyobb, minél több azokban az égő anyag. A hamu és víz a fűtőértéket lényegesen csökkentik, mivel a melegmennyiségnek egy részét lekötik. Ez a tény azért fontos, mivel a gyakorlati életben a szenek értékelése csak az elégetésből származó melegmennyiség alapján történhetik. Újabb időben a hőegységet a szenek árának megállapításánál is kezdik tekintetbe venni. A hőmennyiség árát kiszámíthatjuk, ha 1 kg szén árát a hőegységgel elosztjuk.

A fűtőérték nem állandó, mivel tartósan raktározott szenek veszítenek értékükből. Ez a szenek mállási jelensége, mely úgy a széntelepek felszínre bukkanó s felületi hatásoknak kitett részein, az úgynevezett kibúvásokon, valamint a kitermelt s fölhalmozott szénkészletben egyaránt megfigyelhető. Ez a mállás a szenek kolloidjellegéből folyó mohó oxigénfölvételből, s az így végbemenő oxidációból következik. Az oxidáció a fűtőérték, kokszolhatóság, gáztartalom megváltozását eredményezi, külsőleg pedig végső eredményében a darabos szenek teljes szétporlását okozza. A jelenség természete és tényezői ugyanazok, mint amit föntebb az öngyulladásra vonatkozólag említettünk. A kérdés fontosságánál fogva sok kísérleti vizsgálattal is megpróbálták megközelíteni. Ezek eredményei közül fölemlíthetjük, hogy az apróbb szemű szenek fűtőértékvesztesége gyorsabb és nagyobb, mint a darabos széné. Az első öthónapi tárolás alatt veszít fűtőértékben a legtöbbet, míg a hetedik és kilencedik hónapban a szén már nem változik. A fűtőértékveszteség 20%-nál is nagyobb lehet. Barnaszenek a szabad levegőn sötétebb szint nyernek, szén és hidrogéntartalmuk csökken, oxigén- és hamutartalmuk növekedik.

A szenek gyűjtőfogalmával megjelölt anyagok természettudományi értelemben nem adnak egységes csoportot, hanem legföljebb csak gazdasági fogalmat jelentenek. E csoporton belül az egyes típusok megkülönböztetése már régi keletű törekvése a tudományos vizsgálatoknak. Az eddigi tárgyalásokból kitűnik, hogy a szenek fizikai és vegyi jellegeinek sokféleségétől függ azok különbözősége, miért is e jellegek alapján különböztetjük is meg.

Már a szenek megismerésének kezdetén is megkülönböztették a kőszenet a barnaszéntől, amely utóbbit a régebbi fölfogások keletkezésben is eltérőnek gondoltak. A kőszenet még megsűrűsödött s megkövesedett petróleumnak tartották, amikor már a barnaszén »fás« származását határozottan fölismerték. Ez a megkülönböztetés tehát eredetileg kizárólag külső bélyegek (keménység, szín) alapján történt. A ma használatos megkülönböztetések különböző szempontokból indulnak ki. A köztudatban leginkább a már elavult s a szénvizsgálat mai állapotának meg nem felelő földtani korok alapján álló merev beosztás él. Legegyszerűbb a külső jellegek alapján, gyakorlati szempontból legmegfelelőbb a fizikai-vegyi sajátságokon alapuló osztályozás. E gyakorlati célokat szolgáló megkülönböztetéseken kívül a tudományos földtörténeti vizsgálatokból folyik a keletkezésen alapuló (genetikus) osztályozás. Ezeken kívül a kereskedelmi célokat különböző más megkülönböztetések szolgálják.

A szenek keletkezési folyamatára vonatkozó mai ismereteinken alapuló, legtágabb értelemben vett szenek csoportjába a tőzeg is beletartozik. A tőzeg a legfiatalabb földtani időszakok (postpliocén, pleisztocén és holocén) szerves égő kőzete, mely túlnyomólag növényi anyagok fölhalmozódásából és bomlásából keletkezik. Színe barna vagy fekete, frissen termelve puha, nagy víztartalmú, körülbelül 40% szervetlen alkatrészeket tartalmazó anyag. A tőzegeket vegyi összetételük, növényi anyagaik vagy termelési módjuk szerint osztályozzuk. A tulajdonképpeni tőzeg száraz állapotban 40%-nál kevesebb hamutartalmat mutat. 40-95% hamutartalomig humusz és lápföldek, 95%-on fölül fekete földeknek nevezhetők. Tekintettel arra, hogy a tőzegek egyes rétegei más-más szenesedési folyamatot mutatnak, minőségükben is különbözők.

A vegyi és fizikai sajátságokat, valamint az előfordulás körülményeit tekintetbe vevő tőzegosztályozást Hans az alábbi táblázat szerint állította össze:

A gyakorlati életben a tőzegeket termelésük módja szerint is megkülönböztetik. Víz alatti vagy víztelenített területen történő termelésnél, az egyes darabok formálási és szárítási módja szerint különböző kereskedelmi megjelölések vannak használatban.

A legáltalánosabban ismert s legrégibb osztályozás a szeneket kőszenekre és barnaszenekre osztja, amelyeknek típusai könnyen megkülönböztethetők. A barnaszenek általában barnaszínűek s karcuk barna. A kőszenek feketeszínűek s karcuk is fekete. A szenek keletkezésének mai ismerete szerint a kőszenek barnaszénből lettek, amiből következik, hogy a két típus között átmeneteknek is kell lenni, amelyeket egyik vagy másik csoportba sorolhatunk sokszor csak önkényesen. Régebbi időben az elhatárolás földtani kor alapján történt s általában az idősebb, harmadidőszakinál régibb szeneket kőszénnek, a harmadkorúakat pedig barnaszénnek vették. Az idők folyamán azonban ez a földtani elhatárolás használhatatlanná vált, mert bár általánosságban megállja helyét, kitűnt, hogy nagyon sok kivétel van alóla. A szenesedési folyamatot ugyanis az időtartamon kívül más tényezők is befolyásolják, gyorsítják vagy hátráltatják, úgyhogy földtanilag idősebb szenek szénülési állapota kisebb mértékű lehet, mint esetleg fiatalabb szeneké. Igy a moszkvai medencében karbonkorú szeneket ismerünk határozott barnaszén jelleggel, viszont Japánban fiatal harmadkorú szenek kőszén sajátságúak. Észak-Amerika felső-kréta szenei (Laramie-rétegek) egyes helyeken barnaszén típusúak, másutt hegynyomás következtében anthracitok. Vulkáni kitörések hőhatásai szintén lényegesen fokozzák a szenek minőségét. Ilyen és ehhez hasonló számos példa indokolttá teszi, hogy ma már a földtani kor alapján történő megkülönböztetés perdöntő nem lehet. Hozzájárul ehhez még az a tény is, hogy a barnaszenek közé sorolt szénfajták a szenesedésnek nagyon különböző mértékét mutatják a fanemű lignitek és a kőszénjellegű fekete szurokszén között. Az utóbbiak a kőszén felé élesen el nem határolhatók.

A kőszén és barnaszén megkülönböztetése ilyenformán csak a fizikai-vegyi sajátságok vizsgálata alapján történhetik. A színben és karcban mutatkozó említett különbségeken kívül fölemlíthetjük, hogy a barnaszén kálilúgban sötétbarna oldatot ad, míg a kőszén nagyon gyenge vagy semmi színezést nem ad. A kőszén többnyire, a barnaszén csak kivételesen kokszolható. A barnaszén nedvességfölszívó képessége (higroszkópossága) 10%-nál sohasem kisebb, jóval nagyobb, mint a kőszéné, amely 7%-nál sohasem nagyobb. Higított salétromsavval kezelve, a barnaszén vöröses oldatot ad, a kőszén színezést nem mutat.

A szénanyag (C) mennyisége kőszenekben többnyire 70 százalék fölött van, míg barnaszénben mindig ez alatt marad. A vegyi reakciók egyike vagy másika alapján mindig biztosan megkülönböztethető a kőszén a barnaszéntől. Az anthracit elkülönítése a kőszéntől szintén csak vegyi összetétel alapján és ezzel kapcsolatos fűtőérték szerint történhetik. Mint a föntebbi elemzési adatokból láttuk, az anthracit magasabb széntartalommal s kisebb oxigén és hidrogénmennyiséggel tűnik ki.

Külső sajátságok alapján úgy a kőszenek, mint a barnaszenek között megkülönböztetünk fényes és fénytelen (matt) szénfajtákat. A fényes szenek általában sötétebb színűek, ridegek, könnyen törők. Széntartalmuk mindig nagyobb, mint a fénytelen széné, kőszeneknél 80%-nál ritkán kevesebb s 90%-ra, sőt az anthracitnál 98%-ra is fölmegy. Hamutartalma kisebb, mint a fénytelen szeneké. Az anthracit szürkésfekete, acélszürke, fémfényű, igen kemény (2-2.5) és nehéz (1.4-1.7). A fényes barnaszén egészen fekete, tükörfényes vagy szurokfényű, csekély víztartalommal.

A fénytelen szenek szürkésfekete vagy szürkésbarna, bársonyfekete színűek, többnyire homályosak, egyenetlenül vagy kagylósan törők, szívósak. Szénben szegényebbek, hidrogénben és hamutartalomban dúsabbak, mint a fényes szenek, azért gázdúsabbak. Egyik legismertebb fajtájuk a gyertyaszén (cannel), mely igen szívós, nehezen törik, és esztergályozható. Nagy hidrogéntartalma miatt keresett gázszén.

A fényes és fénytelen szén úgy kőszenek, mint barnaszenekben gyakran vékony rétegekben váltakozik, ú. n. szalagos szenet szolgáltat. A fényes és fénytelen szenek keletkezését az összetételükben résztvevő növényi anyagok különbözőségére és a keletkezési viszonyok eltérő voltára vezetik vissza. A fényes szenek ezek szerint tiszta növényi anyagokból, fa, szár, levél stb. részekből, a fénytelen szenek ellenben túlnyomólag finom növényi törmelékből és főleg spórákból állanak. A szalagos szenek keletkezését az egykori mocsarak száraz és nedves időszakainak váltakozásával magyarázzák. A száraz időszakban a növényi anyagok szenesedése megakadt s a faanyag szerkezete többé-kevésbé fölismerhetőleg maradt meg a fényes szénsávokban, míg a fénytelen sávok nedves időszakban tökéletesebb szenesedést mutatnak.

A kőszenek külső megjelenés alapján kevésbé különböztethetők meg, mint a barnaszenek, amelyeknek külső sajátságai lényeges minőségi különbségekre is utalnak. A már említett fényes és fénytelen barnaszeneken kívül vannak földes barnaszenek, melyek a szenesedési folyamatnak kezdetlegesebb állapotában maradtak. A lignitek fás szövetű barnaszenek, melyek világosabb vagy sötétebb barna színűek, fás törésűek s kiszáradva, pikkelyes-levelesen szétesők. Gyakran ez a fás szövetű szén földes barnaszénbe van beágyazva, vagy azzal rétegesen váltakozik. Ez a külső megjelenésre alapított megkülönböztetés csak Németországban, Ausztriában és nálunk használatos, mivel az angol-amerikai irodalomban a barnaszén (brown coal), lignit (lignite) és »subbituminous coal« megjelölések egyenértékűek. A pyropissit sárgásszínű, bitumenben gazdag barnaszén, amely többnyire fészkekben vagy vékony rétegekben mutatkozik. A leveles vagy papírszén (dysodil = rossz szagú) nyomás következtében papírvékonyságú levelekben palásan elváló barnaszínű, amorf kőzet, nagy gáztartalommal és nagy gyúlékonysággal. Sok szerves állati és növényi maradványt tartalmaz.

A fizikai és vegyi tulajdonságok alapján történő osztályozás a kokszolhatóságra és az illó alkatrészek mennyiségére van alapítva. Kokszolhatóság alapján vannak sülő szenek, amelyek hevítve megolvadnak és kokszot adnak, zsugorodó szenek, amelyek nem olvadnak, és homokos szenek, amelyek szétmorzsolódó laza földes maradékot hagynak vissza és nem kokszolhatók, azonban gáztartalmúak. Sovány szeneknek nevezzük a gázban szegény s nem kokszolható homokszeneket. A kokszolásnál kiszabaduló gáznemű alkatrészek mennyisége szerint Hilt a kőszeneket a következő csoportba osztja:

Ez az osztályozás elégíti ki a gyakorlati fölhasználás céljait a legjobban. A gázgyártásra leginkább alkalmas a sülő gázszén. A két utolsó szénfajta különösen lángtüzelésre alkalmas, erősen kormozva ég.

A barnaszenek ugyanezen az alapon száraz lepárlásra alkalmas gyanta és viasztartalmú szenekre és csak egyszerű tüzelésre való, lepárlásra alkalmatlan szenekre oszthatók.

A különböző szenek égési módja, hosszú vagy rövid lánggal égő, kormozó vagy koromtalan volta a vegyi összetételtől és az illó alkatrészek mennyiségétől függ. A vegyi összetétel alapján történő megkülönböztetések különböző beosztásokra vezetnek, aszerint, amint egyik vagy másik alkatrészt, vagy az alkatrészek viszonyát vesszük alapul. Igy a hidrogén és elemi szén (C) viszonya, a szén (C) égő hidrogén és kén mennyiségéből számított viszonylagos fűtőérték s más efféle kiindulásból levont osztályozások vehetők alapul.

Az 1913-ban Kanadában tartott nemzetközi földtani kongresszus ezeket az osztályozási szempontokat összesítve, a szeneket a megelőző oldalon közölt táblázatban felsorolt csoportokba osztotta.

A jelenlegi magyarországi szenek közül a pécsvidékiek a D₁ csoportba, a dunántúli eocén szenek (Tatabánya, Dorog, Tokod), valamint a salgótarjáni alsó-mediterrán szenek a D₂ csoportba tartoznak. A többi gyönge minőségű alsó-mediterrán borsodi barnaszenek és pannoniai lignitek a föntebbi csoportok egyikébe sem oszthatók, miért is Papp Károly ezeket külön E csoportba sorolta. Az idetartozó szenek 45%-on aluli széntartalom mellett 2500-4000 hőegységűek, barnaszínűek, többnyire fénytelenek, fás szövetűek, néha levelesen elválók.

Megelőző fejtegetéseink során megemlékeztünk azokról a nagyjelentőségű kutatási eredményekről, melyek a szén keletkezésének tisztázásában Potonié nevéhez fűződnek. Vázoltuk a szénképződés folyamatának menetét és főbb tényezőit, amelyekből kitűnik, hogy ennek az anyagnak, éppúgy, mint minden egyéb, a földkéreg összetételében résztvevő kőzetnek keletkezése meghatározott földtani jelenségekhez fűződik, s így a szén is ilyenek végső terméke gyanánt tekintendő. E földtani jelenségek vizsgálatában csak a szén, mint végső termék áll rendelkezésünkre s ebből kell kiindulnia a keletkezési folyamat és körülményeinek megállapításánál. A szén pontos kőzettani, illetve mikroszkópiai és vegyi vizsgálatának nehézségei meglassították és még ma is nehezítik a keletkezés földtani vizsgálatát, amelyben az anyag, a hely és idő viszonyainak tisztázása fontos.

A szén anyagát, a föntebb vázolt legújabb vizsgálati eredmények szerint, növények fölhalmozódásából eredőnek ismerjük. A szén tehát olyan helyeken és időszakokban keletkezhetett, ahol és amidőn a növények nagymennyiségű tartós fölhalmozódása és bomlása lehetővé vált. Ezek a helyek, Potonié szerint, egykori lápok nagykiterjedésű területei voltak. Ezeken a területeken azonban a föntebb vázolt folyamattal végbement szénképződés csak különleges földtani előfeltételek jelenléte mellett történhetett. A mai rétláp és mohalápok közül túlnyomólag csak a rétlápok ismerhetők föl a szénképződés területei gyanánt, amelyek a legújabb vizsgálatok szerint túlnyomólag erdei lápok voltak. Ilyen erdei lápok ma csak a trópusi és subtrópusi övben tenyésznek. Fölvetődött az a kérdés is, vajjon az egykori lápok növényi anyagában szárazföldi vagy vízi növények vesznek-e részt. Walther a régebbi, karbonbeli széntelepekben található s a mai mocsári tányércsigára emlékeztető héjjakból (Spirorbis), valamint a növényi élet általa föltételezett fejlődéséből s a szén kísérő kőzeteiből arra következtetett, hogy a régebbi szénképződés tengeri növényekre vezetendő vissza, s csak a fiatalabb barnaszenek anyagában érvényesültek a szárazföldi növények. Ezt a fölfogást szerinte megerősítik a kőszén és barnaszén lényeges vegyi különbségei, valamint a faanyag (lignin) hiánya, amely a kőszenekben, Donath szerint, nem mutatható ki. A legújabb vizsgálatok azonban megállapították ennek a fölfogásnak helytelenségét s így kétségtelenné vált, hogy egyes alárendeltebb különleges esetektől eltekintve, a kőszenek és barnaszenek anyagában túlnyomólag lápjellegű erdei növényzet van képviselve.

Az egykori lápok földrajzi helyzete, illetve a tengerhez való viszonya alapján megkülönböztetünk tengermenti (paralikus) és édesvízi széntelepeket. Az előbbiek tengeri rétegekkel váltakoznak, amiből arra kell következtetnünk, hogy az egykori lápterületet a tenger hullámai időnként elöntötték. Mivel a karbonbeli szénelőfordulások nagyobbrészt ilyen partközeli keletkezésűek, ez indította Walther-t föntebbi következtetéseire. A tengermenti szénelőfordulások túlnyomólag helytállók, azaz az egykori lápokban tenyészett növényzetből keletkeztek. Ezt bizonyítják a széntelepekben és kísérő kőzeteikben mutatkozó ép növényi részek, melyeken a koptatottság semmi nyoma sem látszik, valamint az eredeti függélyes helyzetű nagy fatörzsek, amelyek gyökérrészeikkel lefelé álló helyzetben elég gyakoriak úgy a kőszén-, mint a barnaszén rétegekben.

Az édesvízi keletkezésű szénelőfordulások alárendeltebb szerepűek, kiterjedésük jóval kisebb. Ezenkívül a széntelepek száma és kifejlődése aránylag kisebb távolságokon belül is nagyon változó. Főismertetőjük a tengerektől való távolság, amelyek éghajlati különbségekben és ezektől függő növényi tenyészetben észlelhető eltérésekben nyilvánul. Ilyen édesvízi jellegűek a karbonbeli alsósziléziai, csehországi, szászországi s a franciaországi Centralplató kőszénelőfordulásai. Az édesvízi szénképződés a fiatalabb időszakokban gyakoribb. Walther szerint ezek kizárólagosan édesvízi keletkezésűek, a karbonbeliek túlnyomó tengeri eredetével szemben. Ez a beállítás azonban szintén nem állja meg helyét, mivel a barnaszenek között is sokat találunk, amelyek tengermenti láposodásnak köszönik létüket. Ilyen nálunk a borsodi szénterület, amelynek partközeli jellegét a közbetelepült tengeri rétegek, illetve kagylók és csigák bizonyítják.

Az édesvízi keletkezésű szenek között aránylag gyakoribb a másodlagos helyzetű növényi fölhalmozódás, azaz az ilyeneknél az egykori növények nem azon a helyen éltek, ahol megszenesedtek, hanem a víz, szél szállító ereje útján kerültek oda. Ez az utólagos fölhalmozódás lehet elsődleges, amidőn a növényi anyagok egybesodródásából keletkezik a szén, vagy lehet másodlagos, amikor részben már tőzegesedésnek indult helytálló anyag vagy a már szenesedett anyag kerül idegen helyre. Az ilyen utólagos fölhalmozódásból eredő széntelepek kiterjedése kisebb, minősége gyöngébb, legtöbbször nagy hamutartalmúak s igen változó vastagságúak. Kísérő növényi maradványaik koptatottak, töredékek, sokszor egészen fölaprózott növényi részek.

A szénelőfordulások legtöbbször sok egymásra következő széntelepet tartalmaznak, tehát olyan területekre utalnak, ahol az állandó növényi anyagfölhalmozódás ismétlődött. Ezek a területek lassú, állandó sülyedésben levő medencék, amelyeknek mélységi viszonyai a sülyedéssel lépést tartó állandó anyagfölhalmozódás, üledékképződés folytán hosszú időn át változatlanul biztosították a láposodás föltételeit. A földkéregnek ilyen helyei a hegyképződéssel vannak összefüggésben, miért is a szénképződés helyei és a hegyképződés szoros kapcsolatban vannak. Erre a szoros viszonyra legelőször Frech mutatott reá, aki a karbonbeli kőszénterületeket a karbon gyűrődés helyeivel kapcsolatban állóknak találta. Frech szerint, a karbonbeli nagy középeurópai hegyképződés által létrejött akkori magas hegységekben megindult eróziós folyamatból származó nagymennyiségű törmelékanyag, a mélyedések feltöltődésére és beiszapolódására vezetett. Egyidejűleg a növényi tápanyagokban gazdag törmelék buja növényi tenyészetet is létesített, amely viszont a széntelepek anyagát szolgáltatta. Frech szerint tehát a hegyképződés és szénképződés között nemcsak térbeli és időbeli összefüggés, hanem okozati kapcsolat is van. Általánosságban a szénelőfordulások, egykori medencék helye és a megfelelő korban keletkezett hegyvonulatok iránya föltűnő megegyezést mutat, úgyhogy nemcsak a karbonban, hanem a harmadidőszakban észlelhető hatalmas hegyképződés is kapcsolatba hozható a nagyobb barnaszénterületekkel. Ez a kapcsolat úgy értelmezhető, hogy a kiemelkedett területek (hegyképződés) előterében sülyedésben levő területek vannak, amelyek a környező magaslatok törmelékanyagainak gyüjtőhelyei (geoszinklinálisok).

Sok egymásra következő széntelep csak ott keletkezhetik, ahol a terület lassú, állandó sülyedésben van. A tartós, fokozatos sülyedés tehát egyik legfontosabb előfeltétele a szénképződésnek. Ezt a jelenséget a mai tőzeglápokon is észlelhetjük. A lassú sülyedéssel a tőzegréteg vastagodik, ami a későbbi szénréteg vastagodására vezet. A széntelepek vastagsága tehát a sülyedés tartamától és mértékétől függ. Lyell említi, hogy Észak-Amerika atlanti partjain, Charleston és Délcarolina között, 1.8-4.8 m mélységre a tenger színe alá került erdőlápok vannak, amelyeknek agyag- és homokrétegekbe zárt tőzegeiben cédrusok és ciprusok törzsei maradtak fenn. Az Északi-tenger partvidékén, sőt a tenger alatt Helgoland körül is ismerünk elsülyedt tőzeglápokat.

A széntelepek vastagságában gyakran mutatkozó föltünő különbségek egyenlőtlen sülyedésre vezethetők vissza. Ez a jelenség csaknem minden jelentősebb szénterületen észlelhető s helyenként nagyon szembeötlő. A Saar-medence nyugati részében a széntelepek száma és kifejlődése egészen más, mint a keleti részben, ahol a sülyedés kisebb mértékű volt. Köln vidékén az ottani barnaszéntelep 30-40 m vastagságról hirtelen 50-100 m-re vastagodik, ami az itteni vidék egykori szerkezeti mozgásában, egyes részeinek tartósabb sülyedésében leli magyarázatát. Hasonló viszonyokat találunk nálunk is a Cserhát-Mátra-Bükkhegység északi oldalán húzódó egységes miocén medencében, amelynek azonoskorú széntelepei Salgótarján körül egész más kifejlődésűek, mint a Sajó völgyében.

Ha a sülyedés irama változik, gyorsabbá lesz, a lápnövényi tenyészet, illetve tőzegréteg egészen víz alá kerül s iszap- és homokrétegek födik be. A sülyedés mértékének újabb változásával vagy a törmelékanyagok fölhalmozódásával járó beiszapolódással újabb növényi tenyészet indul meg, mely hasonló föltételek között újabb széntelep keletkezésének anyagául szolgál. Ennek a változásnak sokszori megismétlődése útján jöttek létre a homok-, agyag-, homokkőrétegek különböző vastagságú rétegösszletében előforduló megismétlődő széntelepek. Az egyes széntelepek között lévő ú. n. meddő kőzetrétegek vastagsága a sülyedés mértékétől, a törmelékanyagok mennyiségétől s a leülepedés lehetőségeitől függ. Ugyanezek a tényezők okozzák az egyes széntelepekben gyakran észlelhető meddő kőzetbeágyazásokat is.

Az elsülyedt tőzegrétegek természetesen eredeti vastagságukból nagyon sokat vesztenek a szénülési folyamat alatt s így az eredetileg kisebb fajsúlyú növényi anyagok nagyobb fajsúlyú szénné tömörülnek. Ezt a térfogatkisebbedést ülepedésnek mondjuk s okát egyrészt a fölhalmozódott anyag és elborító kőzetrétegek (iszap) súlyában, másrészt a végbemenő vegyi bomlásban, víztelenítésben kell látnunk. Az ülepedés mértékének megállapítását célzó különböző vizsgálatok többé-kevésbé megbízható alapból kiindulva, arra az eredményre jutottak, hogy az ülepedési hányados 2-2.5:1, illetve 3:1 lehet, azaz 2-3 méter tömött tőzeg szolgáltat 1 méter vastag széntelepet. A magasabb viszonyszám Ashley vizsgálatai szerint az amerikai kőszenekre vonatkozik, míg a kisebb értéket Glöckner és újabban Schulz a németországi barnaszenekre vonatkozó vizsgálatokból nyerte.

Már föntebb reámutattunk, hogy ezek a vizsgálatok a széntelepek keletkezési időtartamának megállapítására vezetnek s hangsúlyoztuk ezeknek a számításoknak ingatag alapjait. Érdekesség szempontjából megemlíthetjük, hogy nálunk a pécsi szénösszlet keletkezési idejét Kleidorfer 387.200 évben számította ki, alapul véve 800 m rétegvastagság mellett 50 m összvastagságú széntelepeket. A legújabb időben érdekes számításokat végzett Lang a németországi Senftenberg mellett (Niederlausitz) művelés alatt álló két barnaszéntelep keletkezési idejére nézve. Mintegy 10-12 színtben vannak itt helytálló kövesedett hatalmas fatörzscsonkok, melyek átlag 1 m. távolságban állanak. Alapátmérőjük néha 2-3 m, egyeseknél 4 m, hosszúságuk 60 métert is elér. Évgyűrűik alapján 1300-1500 évesek. Az egyes fatörzsek a lassú sülyedés következtében haltak el s két fatörzs-színt közti újabb vegetáció csak a térszín megfelelő föltöltődése, illetve megfelelő új talaj létesülése után vált lehetővé. Ez az időtartam az évgyűrűk számát tetemesen meghaladta. Egy méter barnaszén ezek alapján 3000 év alatt keletkezhetett s a két itteni telep keletkezési időtartama 30-40.000 évet vett igénybe. Ha a közbetelepült 40 m vastag meddő rétegösszletet is tekintetbe vesszük, úgy az itteni széntartalmú rétegek keletkezési időtartama 100.000 évnél nem kevesebb. Ha ezt a számítást összehasonlítjuk a föntebb említett pécsi szénösszletre vonatkozó adattal, akkor az utóbbinak keletkezési időtartamát aránytalanul rövidre szabottnak kell tartanunk. Ebből az összehasonlításból egyszersmind kitűnik az efféle számítások bizonytalansága is.

A szénképződést lehetővé tevő sülyedés a nagy szénterületekre kiterjedő jelentékeny úgynevezett epirogenetikus földkéregmozgást képvisel. Eddigi földtani tudásunk szerint ezek a mozgások magukban hordják a későbbi időben bekövetkező hegyképző (orogenetikus) mozgásokat, amelyek a keletkezett széntelepeket eredeti helyzetükből sokszorosan kimozdítják, ráncokba gyűrik és földarabolják. Ez az oka, hogy a szénterületek legtöbbször meglehetős bonyolult szerkezetűek s csak ritkább esetben mutatnak nagyobb területre kiterjedő zavartalan települést.

A szénképződés és hegyképződés szoros kapcsolatából kitűnik, hogy a szénképződés nem elszigetelt, önmagában álló független földtani folyamat, hanem egyéb földtani jelenségekkel is kapcsolatos. Bizonyos, hogy a nagymennyiségű növényi anyagfölhalmozódást lehetővé tevő buja tenyészet csak megfelelő éghajlati viszonyok között létesülhetett. A karbon széntelepek növényvilágának vizsgálata a karbonidőszakban egyenletes, nedves, meleg éghajlatra utal éppúgy, mint a jura- és krétakori szénelőfordulások növényzete is. A harmadkorban már a mai meleg, mérsékelt és hideg éghajlati elkülönülések mindinkább kifejezetten mutatkoznak, de azért a gazdagabb szénképződés területein nedves meleg éghajlat, a fiatalabb harmadkorban is szubtrópusi éghajlat erdős lápjait kell látnunk. Ennek analógiájára legújabban Lang mutatott reá, aki Szumatra, Celebes, Jáva, Molukka, Borneo szigeteken a barnaszénképződéssel analog trópusi és szubtrópusi erdőslápokat, sőt a legfiatalabb időben keletkezett barnaszeneket ismertetett. Potonié a karbon telepeket trópusi meleg éghajlat alatt keletkezetteknek tartotta. Az újabb vizsgálatok azonban megállapították, hogy az ilyen nagykiterjedésű láposodás trópusi száraz éghajlat alatt nem lehetséges főként azért, mivel az esetleg fölhalmozódó növényi anyagok a száraz melegben elkorhadnak anélkül, hogy szenesedés vagy tőzegesedés lehetséges volna. A nedves klímájú részeken azonban a típusos erdőslápok kimutathatók.

A levegő széndioxidját áthasonító növények buja tenyészete fölvetette azt a gondolatot, hogy a szénképződés ideje alatt a levegő széndioxidtartalma a mainál jóval nagyobb volt s ez okozta az akkori éghajlat melegebb voltát. Arrhenius szerint a levegő szénsavtartalmának növekedése a napsugarak erősebb légköri elnyelését eredményezi s egyszersmind a föld hőkisugárzását csökkenti. Ez az együttes hatás a klíma fölmelegedését okozza, míg a szénsavmennyiség csökkenése ennek ellentéte gyanánt légköri lehűlést s ezzel kapcsolatos jégkorszakot vonna maga után. Frech földtani alapon továbbfejlesztette ezt az Arrheniustól származó elméletet s a szénképződés két legfőbb időszakában, a karbonban és harmadidőszakban mutatkozó erőteljes vulkáni tevékenységből származtatta a levegő szénsavmennyiségét növelő szénsavat. Ez a bőséges szénsavkészlet tette lehetővé a szénképződés anyagául szolgáló buja tenyészetet, amely a levegő szénsavát fölhasználva, a reákövetkező időszakban (perm, pleisztocén) egyszersmind a beállott jégkorszakok szülőoka volt. (Lásd a földtörténeti események táblázatát).

Az Arrhenius-Frech-féle szénsavelmélet alapjai a növények élénk széndioxidfölvétele, valamint a levegő szénsavának vulkáni úton való pótlása, valóban jelentős állomásai a szén földtörténeti körforgásának. Ez a körforgás azonban, mely egyfelől a szénsav elvonásában, másrészt annak légkörbejutásában nyilvánul meg s amely a szerves élet és az ember ipari tevékenységével vált teljessé, eddigi ismereteink szerint meglehetős egyensúlyban halad. Az eddigi vizsgálatok nem erősítik meg azt a föltevést, hogy ez a körforgás, amelyet alábbi rajzunk (5. kép) külön magyarázat nélkül világosan szemléltet, az Arrhenius-Frech-féle föltevés szerint föltűnőbb változást szenvedett volna. Ettől függetlenül azonban a fizikai kísérletek szerint a levegő jelenlegi szénsavtartalma a fölvehető maximális melegmennyiséget biztosítja, úgyhogy a szénsavmennyiség növekedése teljesen hatástalan s nem vonja maga után a melegmennyiség nagyobbodását. A kevesebb szénsav is csak akkor jelentene klimatikus változást, ha a jelenleginek több mint ötödére csökkenne. Földtani tekintetben pedig reá kell mutatnunk arra, hogy a szénképződésnél jóval tetemesebb mennyiségű szénsavfölhasználás megy végbe a tengeri mészkövek keletkezésénél, amelyek földünk középkorának uralkodó üledékei. Ezeknek leülepedése, a nagy szénsavelvonás miatt, hasonlóképpen klimatikus lehűlést okozhatna. A jégkorszakok alatt viszont a szénsavat szolgáltató vulkáni működés nem szünetelt, sőt a perm-időszakban a karbont meghaladó módon tevékenykedett, ami a megcsökkent szénsavmennyiséget elegendően pótolhatta. A vulkanizmus, széndioxidexhaláció, szénképződés és jégkorszakok genetikus kapcsolata tehát egyelőre csak szellemes s épen ezért a népszerűsítő irodalomban nagyon tetszetősen beállítható elgondolás, azonban tudományosan beigazolva nincs.

5. kép. A szén életének körforgása. (Fulda nyomán.)

Az egykori szénképződés területeit általában szénmedencének mondjuk, noha ez a kifejezés legtöbbször egyáltalán nem felel meg az illető terület mai földtani szerkezetének. Ez a kifejezés tehát csak a szénképződés idején végbement tőzeg- és egyéb üledékfölhalmozódást illeti. Mint láttuk, ezek az egykori medencék fokozatos sülyedéssel kapcsolatban tetemes üledékmennyiséget gyüjtöttek, amelyben különböző számban mutatkoznak az egykori növényi fölhalmozódásból származó széntelepek. Azokat a területeket, amelyeken a széntelepeket tartalmazó rétegösszlet nyomozható, szénterületnek kell minősítenünk. A széntartalmú rétegösszlet vastagsága, valamint az abban foglalt széntelepek száma, vastagsága, minősége az egykori medence sülyedésével kapcsolatos s a szénképződés föltételeitől függ. Nagyobb kiterjedésű szénterületek legtöbbször több széntelepet tartalmaznak, amelyek, mint láttuk, megismétlődő láposodásra vezethetők vissza.

A széntartalmú rétegösszlet vastagsága sokszor nagyon tetemes. A felsősziléziai karbon-rétegek 6500-7000 m vastag összletében 477 széntelepet ismerünk, összesen 270.6 m vastagságban. A rajna-wesztfáliai szénterületen 3000 m vastag összletben csak 69 m vastagságú széntelep van. A Saar-vidéken 400 széntelep közül 150-160 fejtésre érdemes, megjegyezvén, hogy 0.3-0.6 m vastag széntelep még fejtésre kerül. Belgiumban az egész rétegösszlet 2000 m s 0.3 m vastagságig fejtésre kerülő telepek száma 40. Walesben 1000 m vastag rétegösszletben 45 telepet találunk 25 m vastagságban. A francia Loire-medencében 1400 m vastag rétegösszletben 28-30 telep 57-58 m vastagságban, a Grand Combe-medencében 750 m kőzetrétegben 25 m szénvastagság mutatkozik. Pennsylvániában 1200 m vastag szénösszletben 30 széntelep 33 m összvastagságban észlelhető. Nálunk a pécsvidéki szénterület 800-900 m vastag rétegösszlete mintegy 50 széntelepet tartalmaz s ezek közül 22-26 művelhető.

A barnaszénösszletek jóval kevesebb széntelepet tartalmaznak, mint a kőszénképződmények. Sokszor csak egyetlen, legtöbbször néhány széntelep észlelhető bennük s rétegösszleteik egész vastagsága is jóval kisebb a kőszénösszletben észlelhetőknél. Tatabányán 10-22 m átlagos telepvastagságot látunk. A salgótarjáni szénösszlet 40-50 m vastagság mellett 3 telepet tartalmaz 3-5 m vastagságban. A Sajó-völgy keleti részében 200-220 m vastag rétegösszletben összesen 5-10 széntelep közül legföljebb 5 művelhető, összesen 4-6 m vastagságban.

A szénmedencék egyes széntelepeit különböző vastagságú közbetelepült meddő kőzetrétegek választják el. Ezek a kőzetek általában szürke vagy zöldesszürke és vörös színűek. Néha a vörös és szürke kőzetek váltakozva észlelhetők. A sötétszürke szín többnyire szerves anyagoktól, bitumentartalomtól ered, a vörös szín vasoxidtól származik. A kísérőkőzetek színéből klimatikus viszonyokra is szoktak következtetni. Igy a vörös kőzetek keletkezését meleg nedves időszakra vezetik vissza, míg a szürke szín mérsékelt, száraz övre utal. A karbonbeli szénösszlet alján és fölötte Közép-Európában észlelhető vörös homokkövet sivatagi eredésűnek tartják. A kísérő kőzetek színére föltétlen hatással van a szenesedési folyamat is, amelynek kiszabaduló gázai megbontják a kísérő kőzeteket is. Különösen vonatkozik ez az egykori tőzegláp fenekén levő kőzetanyagra, amelynek földpátos részei a humuszsavak behatására különleges mállási folyamatnak vannak alávetve, ami végeredményben kaolinosodásra, tűzálló agyagok keletkezésére vezet. Ilyen eredésű kaolint ismerünk Sziléziában, továbbá Karlsbad környékén és Meissenben, ahol barnaszéntelepekkel kapcsolatos. A kőszéntelepek kíséretében inkább tűzálló agyagrétegek mutatkoznak.

A keletkezésben levő széntelepeken (tőzeg) kívül a már kialakult széntelepek is befolyásolják a közvetlen kíséretükben lévő kőzeteket. Általános tapasztalati tény, hogy vörös kőzetek közelében széntelepek sohasem várhatók, mivel ezeket mindig szürke kőzetek kísérik. Ennek a jelenségnek egyik okát föntebb klimatikus hatásokra vezettük vissza. Újabb vizsgálatok szerint azonban a széntelep redukáló hatásának tudható be a vörös kőzetek hiánya, amennyiben a már említett tőzegesedési folyamaton kívül a széntelep is redukálja a vasoxidot vasoxidullá, amely oldható lévén, eltávozik. Azokon a helyeken, ahol a széntelep vörös kőzetek közelébe kerül, az utóbbiaknak színe lokálisan is megváltozik, míg a szénteleptől távol eredeti színüket megtartják. Hasonló redukciós folyamatra vezethető vissza a barnaszéntelepek kíséretében nagyon gyakran észlelhető világosszürke vagy hófehér homok és agyag is.

A széntelepek vastagsága néhány milliméteres szénzsinóroktól kezdve több méterig változó. Említettük, hogy a barnaszéntelepek száma egy-egy összletben jóval kisebb, mint a kőszéntelepeké. Ezzel szemben vastagságuk legtöbbször sokkal tetemesebb. Ismerünk Csehországban 10-30 m, Szászországban átlagban 12-14 m, az Alsó-Rajna vidékén helyenként, a föntebb említett különleges sülyedésre visszavezethető medencerészben 50-100 m vastag barnaszeneket. Nálunk az ismert legvastagabb széntelep Tatabányán 10-22 m, míg a többi barnaszenünk a 2 métert többnyire alig haladja fölül. A kőszéntelepek vastagsága többnyire 2 méteren aluli. Kivételes esetekben azonban itt is találunk rendellenesen nagy vastagságú telepeket. Igy Décazeville környékén, Franciaországban az ottani főtelep 21, 30, sőt helyenként 60-70 m vastag. Felső-Sziléziában 6-8 méter vastag telepek ismeretesek. Észak-Amerikában az egyik mammut-telepnek nevezett anthracittelep 34 m maximális vastagságot mutat.

Gyakorlati szempontból a bányászatra nézve a nagy telepvastagság inkább káros, mint előnyös. Nemcsak a termelés műszaki nehézségei miatt, hanem a fejtési veszteség növekedése, valamint a vastag telepekben gyakoribb gáz és tűzveszély miatt. A normális vastagságú telepek előnyösebbek, annyira, hogy egyes esetekben, pl. Felső-Sziléziában, ha vékonyabb telepek vannak, úgy csak ezek kerülnek lefejtésre, míg a vastagabbak (2-3 m) nem.

A széntelepek vastagsága bizonyos mértékben összefügg azok minőségével is, amennyiben a vastag telepek általában minőségben gyöngébbek. Sok esetben a széntelep egészen egyféle szénből áll, anthracitból, fényes kőszénből, vagy földes barnaszénből. A legtöbb esetben azonban egy-egy telepben is különböző szénfajtákat találunk szabályos vagy rendetlen eloszlásban. Szabályos váltakozásban mutatkozik a fényes és fénytelen szén a már említett szalagos szén alakjában. Ha ez a váltakozás vastagabb szalagokban mutatkozik, úgy a fénytelen szén többnyire nem egyenletes, hanem többé-kevésbé lencsealakban észlelhető, sokszor egészen szabálytalanul elágazó módon is a fényes szénben. A széntelepek különböző minőségű szenei, főként vegyi összetételük, sokszor föltünő ingadozásban nyilvánulnak. Különösen szembeötlő ez a gáz és illóalkatrészek mennyiségében.

A széntelepek azonban nem mindig állanak tiszta szénből, legtöbbször vannak benne olyan tisztátalanító anyagok, amelyek részben keletkezés közben kerültek bele, részben keletkezésével egyidejüleg vagy utólag keletkeztek benne. A keletkezés közben az erdei láppal borított medencébe torkolló folyóvizek vagy szél útján ásványos üledékanyag (agyag, homok) kerülhet a széntelepbe, amelyben meddő kőzetbeágyazásokat alkot. Ritkábban egyes kisebb-nagyobb s többnyire a közeli hegyek idősebb kőzetanyagából származó kavics is található a széntelepekben. Az ilyen kavicsok, az eddigi leginkább elfogadható vélemény szerint, növények gyökerein kerülhettek a széntelepbe, illetve az egykori tőzegbe.

A széntelepekben előforduló szerves maradványok közül növények, különösen egyes fatörzsek gyakoriak, s mint említettük, a széntelep helytálló volta mellett bizonyítanak. Ettől eltekintve azonban a szerves maradványok magában a széntelepben meglehetősen ritkák s inkább csak a kísérő kőzetekre szorítkoznak, mivel a széntelepben teljesen elbomlottak. Ritkább esetben azonban a széntelepből nemcsak egyes fölismerhető növények, hanem állati maradványok is találhatók. Az utóbbiak közül édesvízi kagylók és csigák, nagy ritkaság gyanánt tengeri kagylók is előfordulnak. Az állatok túlnyomó része azonban szárazföldi vagy mocsárvízi rovarok és gerincesek közül kerül ki. Különösen híres ősállati leletek kerültek ki a pilseni medencéből az ottani permkorú kőszénből: rovarok, skorpiók, százlábúak, rákok, halak és páncélos kétéltűek. A pécsi széntelepben ősgyíkcsontokat találtak, míg a sajóvölgyi barnaszéntelepekben édesvízi kagylókon kívül Sajókazán masztodon fogak kerültek elő.

Némely széntelepben mészkő, dolomit, vagy vaspát anyagú többé-kevésbé gömbölyű vagy szabálytalan konkréciók észlelhetők. Leggyakoribb ezek közül a dolomit, amelynek előfordulása tengeri rétegekkel födött széntelepekhez van kötve. Összetételében finomabb növényi részek is fölismerhetők, úgyhogy keletkezése utólagosan elváltozott növényi anyagokra vezethető vissza.

A széntelepekben éppúgy, mint minden más kőzetben, repedések mentén a kísérő kőzetekből kilúgozott különböző ásványos anyagok rakódhatnak le. Ezek között néha ritka ásványok is vannak, mint a walesi és vesztfáliai széntelepekben millerit, a bajor Pfalzban malachit, cinóber. Rézszulfid, tarkarézérc, cink- és ólomérc gyakrabban észlelhetők. Csaknem minden széntelepben megtaláljuk azonban kisebb-nagyobb mennyiségben a piritet, mely repedések mentén vékony kérget alkot, vagy elszórt kristályokban mutatkozik. A nem fémes ásványok közül a kovasav, glaubersó, barit, keserűsó, foszforit és gipsz említhetők. Ezek közül mennyiségi és minőségi káros befolyása miatt legfontosabb a pirit, amelynek bomlása további ásványok keletkezésére (vasszulfát, gipsz, kén) vezet. Elégetés alkalmával mindezeknek az ásványoknak legnagyobb része a hamuban marad vissza.

Már rámutattunk arra, hogy a széntelepek minőségét az itt említett idegen anyagokon kívül különböző földtani hatások is befolyásolják, javítják vagy rontják. Ilyenek a hegyképződéssel járó nyomás, vulkáni hőhatások, vegyi reakciók, szenesedési időtartam, leszivárgó vagy külszíni vizek kioldása és levegőn való oxidáció. A széntelepek vizsgálatánál tekintettel kell lenni ezek esetleges szerepére is.

A széntelepek kiterjedésének nyomozása a réteges kőzetek települési vizsgálata szerint történik. A telep kiterjedése az alatta levő, fekvő- s a fölötte levő fedőrétegek jellegeinek megállapításával, a széntelep minőségének, szerkezetének megismerésével s a kísérő kőzetekben előforduló állati és növényi maradványok segítségével nyomozható. Ezek teszik lehetővé a szénösszletben levő sok széntelepnek nagykiterjedésű szénmedencék különböző helyein való fölismerését, illetve azonosítását. Egy-egy telep jellemző kísérő kőzete akár fedőben, akár fekvőben azonosításra alkalmas vezetőréteg lehet éppúgy, mint a telepek kíséretében levő kövületek. Az azonosnak talált telepek azonos megjelölést nyernek, amely vagy származással vagy különböző tulajdon- és keresztnevekkel történik. Minthogy az egyes szénmedencék különböző részein föltárt telepek azonosítása többnyire későbbi időkben, a megismerés előrehaladottabb szakában lehetséges, azért a legtöbb helyen ugyanaz a telep más-más elnevezés alatt ismeretes. A kísérő kőzetek és állati vagy növényi maradványok vizsgálata annál inkább fontos, mivel a telepek sem minőségben, sem vastagságban nem állandók, hanem rövidebb-hosszabb távolságban változhatnak. Vannak telepek, melyek egyik irányban vastagodnak, más irányban vékonyodnak, sőt egészen eltűnnek s a meddő kísérő kőzetben végződnek. Az utóbbi esetben a telepet kiékelődőnek mondjuk. Gyakori az az eset, amidőn több kisebb-nagyobb vastagságú meddő kőzettel elválasztott széntelep a közbeeső meddő rétegek valamilyen irányú kimaradásával egyesül s ilyen módon sokszor a föntebbi példákban említett tetemes vastagságot mutat. Ennek ellentéte gyanánt máskor egységes széntelepek meddő közbeágyazások kivastagodásával több padra, vagy sokszor egészen széttolódva, külön telepekre oszlanak.

Mint minden üledéknek, úgy a széntelepeknek is eredeti települési formája a közel vízszintes réteg. Nagyon sok esetben azonban, már az egykori térszíni egyenetlenségeket követve, a széntelep az egykori tőzegréteg zsugorodásából és ülepedéséből kifolyólag is egyenetlen, hullámos települést mutat. A későbbi hegyképződést létesítő földkéregmozgások során azonban csaknem minden egykori szénmedence különböző alakban s kisebb-nagyobb mértékben megnyilvánult települési zavarokat szenvedett, gyűrődött vagy földarabolódva egyes részeiben lesülyedt, másutt emelkedett. Ezért mai szerkezeti alakjukban a különböző szénterületek nem nevezhetők medencéknek, ami alatt szerkezetileg a rétegeknek többé-kevésbé összehajló települési formáját vagy morfológiailag magaslatokkal szegélyezett mélyedést értünk. A használatban lévő szénmedence megjelölés legtöbbször a keletkezésében összefüggő, egykori morfológiai üledékgyüjtő területre vonatkozik, tehát kizárólag ősföldrajzi (palaeoorografiai, illetve palaeektipológiai) fogalom. A hegyképződési folyamatok során a szénmedence üledékei újjáformálódott térszínt nyertek és egyenetlenségeiken a földtani erők: víz, fagy, szél végezték térszínformáló, pusztító munkáikat. Mélyen bevágódó folyóvizek föltárták a fiatalabb rétegekkel elfödött széntelepeket s ezeken a természetes telepkibúvásokon indult az ember, hogy birtokába vegye évmilliók fölhalmozott melegét és kemény, verejtékes, könyörtelen munkával fölszínre hozva, emberi jólétet, boldogulást, fényt, meleget, kultúrát teremtsen abból. A szén első kitermelése a telepek természet nyújtotta kibúvásain indult.

A szénterületek gazdasági kihasználása és értékelése az itt vázolt földtani szempontok vizsgálati eredményeitől függ. Minden egyes esetben foglalkoznunk kell a szénterület kiterjedésével, rétegeinek kifejlődésével és egymásutánjával, majd a széntartalmú rétegek kifejlődési módjával, kőzettani sajátságaival, a benne lévő széntelepek számával, azok közvetlen kísérőkőzeteivel (fedő-fekvőrétegek), a telepek minőségével, vastagságával, kiterjedésbeli viselkedésével. Mindezek a kérdések genetikus alapon tisztázandók, azaz valamennyi üledék és széntelep visszavezetendő eredeti keletkezési anyagára és formájára. Ezen az alapon megállapítandók mindazok a változások, melyek a szénterület rétegösszletét, beleértve a széntelepeket is, idők során különböző tényezők és behatások során érték. Minél részletesebb és gondosabb valamely szénterület tudományos tanulmányozása, annál biztosabban halad annak megállapításain a gazdaságos kihasználás. A széntelepek fölkutatása az illető terület képződményeinek, a széntelepeket tartalmazó rétegek alatt és fölött következő rétegek fölismerésétől, valamint a telepek települési módjától függ. A széntelepek föltárása, bányászati műveletek megindítása elsősorban a település módja és a kísérő kőzetek minősége szerint alakul. A bányászat, illetve kitermelés lehetőségét azonban nagy mértékben befolyásolja az általános gazdasági helyzet. Ezért a szénterület értékelése viszonylagos és sok külső tényezőtől függ. Ha a széntelep nagy mélységben van, vagy csekély vastagságú, akkor bányászása nem gazdaságos. Máskor barnaszéntelepek nagyon kis mélységben mutatkoznak, amikor nem nagyon értékes külterületen az egész fedőréteg letakarításával, külfejtéssel művelhetek. Nagyon jelentékenyen befolyásolja a bányászat lehetőségeit a közvetlen kísérő kőzetek kifejlődése. A fekvő- és fedőrétegek keménysége és szilárdsága fontos előfeltétel, míg laza, omló vagy víztartalmú kőzetek között a telepek fejtése nagy nehézséggel, veszéllyel és főként sok költséggel jár. A laza kőzetek, homok, kavics nagyon kellemetlen omlást okoznak. Nem kívánatos az erősen képlékeny kőzetek (agyag) jelenléte sem, mivel nedvesség fölvétel mellett duzzadnak s térfogatnövekedésük nagy nyomást okoz. Különös nyomatékkal esik latba még a kőzetek vízvezetőképessége is, mert a víz a bányaművelés nehézségeit növeli. A kőzetek lyukacsossága a levegőtartalom, illetve légvezetés (szellőztetés), valamint az esetleges gázok jelenléte szempontjából jön számításba. Ezeket a főbb szempontokat tekintetbe véve, még a terület megközelíthetősége, illetve földrajzi fekvése is irányadó. Ilyen módon érthetővé válik a bevezetésünkben említett gazdasági értékelés időszakonként és helyenként erősen változó jellege is.

Minden létesítendő bányaművelésnek egyik legfontosabb alapja a szénterületen belül várható szénmennyiség megismerése. A szénmennyiség vagy szénkincs a terület nagyságától, a széntelepek számától, vastagságától, kifejlődésétől és a települési viszonyoktól függ. Ennek megállapítása részletes földtani vizsgálattal és kutató föltárásokkal, legtöbbször fúrásokkal történik. A földtani vizsgálat kijelölheti a szénösszlet várható kiterjedését s amennyiben az abban mutatkozó széntelepek analógiákból ismeretesek, úgy hozzávetőleges szénkincsbecslést is adhat. Az utóbbit úgy számítjuk ki, hogy a terület négyzetméterét a széntelepek vastagságával és fajsúlyával megszorozzuk. A számítás egyszerűsítése céljából az utóbbi legtöbbször egynek számítható, úgyhogy például 100 m² területen 3.5 m telepvastagság mellett, 350 m³ szén várható, ami ugyanannyi tonnát, azaz 350.000 kg-ot képvisel. Ha a széntelepek vízszintes helyzetükből erősen kimozdultak, úgy ugyanilyen nagyságú terület szénmennyisége a dűlésszög megfelelő függvényével növekedik.

A földtani vizsgálat alapján számított szénkincs-mennyiség nem minden esetben jelent egyszersmind kitermelhető mennyiséget is, mert az utóbbi sokszor az előbbinél jóval kisebb. A számított szénmennyiség még teljesen átkutatott területeken sem egyezhet a kitermelt mennyiséggel, mert a bányászás rendszerint a berendezkedésektől függő 10-30 % veszteséggel jár.

A szénképződés idejét a széntelepek földtani kora állapítja meg, utóbbi pedig a kísérő kőzetekben található állati és növényi maradványok alapján határozható meg. A szénképződés föltételei szerint földünkön a szénképződés akkor vált lehetővé, amikor elegendő növényi tenyészet s megfelelő éghajlati viszonyok voltak. A szénképződés történetileg összefügg a növények fejlődéstörténetével. Földünk legrégibb őskorából határozott növényi nyomok nem maradtak reánk, de a legősibb kőzetekben található grafiterek, fészkek és telepek valószínű növényi életre utalnak. Még a cambriumban is csak bizonytalan tengeri moszatoknak minősített elágazó maradványok vannak, amelyeknek növényi eredete kétséges. A legelső kétségbevonhatatlan növények a szilurból maradtak reánk s ezek között már szárazföldi növényeket is találunk. A következő devon-időszakban már a növényvilág elemeit számban is megszaporodva látjuk s moszatokon kívül a karbonbeli páfrányok, harasztok elődjeit is megtaláljuk. Az egyik moszatszerű alga olyan tömegesen halmozódott föl, hogy az Eifel hegységben, Neunkirchen mellett vékony széntelepeket is szolgáltatott.

A karbon időszakban gigantikus méretekben és bámulatos bujaságban a szénképződés összes föltételeivel jelentkező növényi élet hatalmas szénterületeket szolgáltatott. A későbbi időszakokban mindmáig tökéletesedő s a föld újkorában megjelenő, kétszikűekkel változatosan gazdagodó flóra szenesedésre elegendő anyagot szolgáltathatott. Valóban a karbon óta minden földtani időszakban találunk szénképződést, méreteiben azonban csak két időszakban volt ez különösen szembeötlő: a karbonban és a harmadidőszakban. Ennek a szénképződésben mutatkozó különbségnek oka a növényfölhalmozódás méreteiben rejlik. A karbon nagykiterjedésű lápmedencéit az éghajlati viszonyokon kívül a kedvező térszíni viszonyok tették lehetővé. A karbon előtti gyűrődések egyrészt megnövelték a szárazföldet, másrészt hegyrendszereket formáltak, amelyek az éghajlatot és térszínt kedvezően alakították. A harmadkorban szintén a nagymértékben működött hegyképződési folyamat befolyásolta a szénképződés méreteit. A közbeeső időszakokban tehát a szénképződés kisebb méretei inkább a kedvezőtlenebb térszíni viszonyokkal magyarázhatók, amelyek a tengerek uralmát biztosították, míg a szárazföldön többnyire száraz, sivatagi éghajlat állotta útját a láposodásnak. Az egész földre kiterjedő jelentékeny szénképződést a karbonban és harmadidőszakban látunk, amikor az egész földre kiható hegyképződés is folyamatban volt. Ez a körülmény is a szénképződésnek a hegyképződéssel összefüggő voltát bizonyítja.

A szénképződés a leghatalmasabban a karbon időszakban nyilvánult meg, amely nevét is ettől a legjellemzőbb földtani jelenségéről nyerte. A kőszénképződés időszaka ez, amely időben sokkal távolabb esik a barnaszénképződés főidőszakától, a harmadkortól, mint az utóbbi a jelentől. Földtörténeti szempontból nagyon jelentős időszak ez, mert a szerves élet tartósan vette birtokába a szárazföldet s mindjárt változatos és gazdag állati és növényi alakokkal népesítette be azt. A legmagasabbrendű állatokat ugyan csak a kétéltűeknek előttünk idegenszerű alakjai, a páncélos gőték, majd az időszak végén az első nehézkes őshüllők, köztük a pofacsontos hüllő s néhány páncélos ősgyík képviselte. A gerinctelenek annál változatosabb formákban népesítették be a kőszénkorszak tengereit, mocsarait és levegőegét. Egyetlen más időszak sem mérhető össze növényi életének gazdagságával és reánk maradt növényi maradványainak mennyiségével és sokféleségével. E növények kedvező megtartása, sokszor a legfinomabb mikroszkópi, anatómiai vizsgálatokat is lehetővé teszi, úgyhogy a karbon az egyetlen földtörténeti időszak, amelyet a növényi társaságok egymásrakövetkezése alapján oszthatunk be. A tengeri növények szerepe alárendelt s csak mészalgák alakjában ismeretesek, amelyek néha kőzetalkotó mennyiségben mutatkoznak nálunk is a borsodi Bükkhegység fekete tengeri mészköveiben. Annál gazdagabb a szárazföldi növényi élet, a maga edényes zárvatermőivel és egyszikűivel. Óriási zsurlók, faharasztok, erdős, páratelt mocsarak tenyészetében végzik szénsavat munkáló anyagcseréjüket, széntelepekben hagyva vissza fölraktározódott szénmennyiségüket, amelyből az ember ma évmilliók napmelegét varázsolhatja vissza.

A földtörténetben ez a méreteiben egyedül álló szénképződés a karbon- és perm-időszakra terjed, amelyek egyéb földtani eseményeik (hegyképződés, vulkáni működés, jégkorszak, stb.) közössége alapján egy nagy időszakká egyesíthetők s anthrakolithikum névvel illethetők. Ez a megjelölés is mutatja, hogy a szénképződés mindkét időszak kimagasló eseménye. Ezen az időszakon belül a föld kerekség különböző részein különböző szintekben jelentkezik a szénképződés. Európa keleti részén, a moszkvai medencében, az Uralban, Észak-Amerika nyugati részén, továbbá Skóciában a kőszén időszak alsó részében vannak széntelepek. Európa nyugati területein, valamint Észak-Amerika középső részein, a felső-karbonban, azaz a föntebbi, tágabb értelemben vett szénképződési időszak (anthrakolithikum) középső részében, a perm-időszak határáig. Közép-Európa egyes helyein, Drezda vidékén, Csehországban (Nürschan), továbbá a déli féltekén, Dél-Amerika, Dél-Afrika, Madagaszkarban, az Indiai-Óceán szigetein, Ceylonban, Arábiában, Szíriában és Ausztráliában a permben, illetve a felső-anthrakolithikumban vannak széntelepek.

A kőszénkorszak szénképződése a széntelepek kifejlődése és képződési módja szerint három főbb típust mutat, amelyek legjellemzőbb előforduláshelyeikről nevezhetők. A Donec-típusban nagykiterjedésű területeken szárazföldi és tengeri rétegek szabályos váltakozását látjuk. Ez tengermenti keletkezésre utal, ahol a szárazulatot, illetve erdős lápvidéket időszakonként az előrenyomuló tenger árja borította el. A telepek nem vastagok, számuk nem nagy, de nagy területre kiterjednek. Ezek a területek a Donec-vidékén, Dél-Kinában, Észak-Amerika középső részén (Illinois) és Texasban felső-karbonban, Shantungban és Skóciában az alsó-karbon felső részében voltak szénképződés helyei, valamennyi régebbi gyűrődési övek közelében. A wesztfáliai típus túlnyomórészt olyan helyben élt mocsári növényzetből keletkezett, amely az egykori tengerpartvidéken nem rendszeresen váltakozva, hanem csak időszakonként került rövid tartamú tengerelöntés alá. Telepek számában, vastagságában és kiterjedésben leggazdagabb szénterületek: Európa északi részei, Észak-Kína, Pennsylvánia tartoznak ide. A saar-brücki típus részben összemosott, részben helybenélt növényzetből, a tengertől távol, szárazföld belsejében, egyes kisebb területekre szorítkozó s a karbonhegység egykori völgyeinek, tómedencéinek megfelelő részeken keletkezett. A németországi Középhegység, Csehország, a francia Centrál-Plató, Toszkana, az Ibériai-félsziget és a Fekete-tenger mentén lévő előfordulások tartoznak ide. Ezek a keletkezésben eltérő főbb típusok természetesen több átmeneti típust is mutatnak. Megkülönböztetésük nemcsak földtani értékű, hanem épen mivel keletkezésen alapul, az egyes típusok széntelepei minőségben, gyakorlati értékben is különböznek.

Európa északnyugati részén többé-kevésbé összefüggő övben vonul földtani egység gyanánt az a gazdag kőszénterület, melynek egyes részeit Felső-Sziléziában, Wesztfáliában, Hollandiában, Aachen körül, Belgiumban, Franciaország északi szegélyén keresztül nyomozhatjuk. Tengeralatti összefüggése a Calais-csatornában mutatkozik Anglia felé, majd innen tovább, az Atlanti-Óceánon túl Új-Foundland és Új-Skócia, továbbá az északamerikai Appalachiai hegyvonulathoz símuló szénterületek vehetők természetes folytatása gyanánt. Ez a hatalmas vonulat Európa legnagyobb szénterületeit tartalmazza, amelyek genetikus összefüggésük dacára nagyon különböző földtani szerkezetűek. Egyszerűbb, viszonylag zavartalanabb településű részektől kezdve a legbonyolultabban gyűrődött részekig, minden szerkezeti típus képviselve van benne.

Ennek a vonulatnak legkeletibb nyulványai Felső-Szilézia, Lengyelország, Nyugat-Galicia és Morvaország kőszénterületei. A széntartalmú rétegösszlet 6-7000 m összvastagság mellett, mintegy 5700 km² területen, 124 fejtésre érdemes telepet tartalmaz, 172 m vastagságban. Többnyire fiatalabb rétegekkel van födve s nem nagyon gyűrt szerkezetet mutat több kisebb-nagyobb medencére különülve. A rajna-wesztfáliai kőszénterület Európa leggazdagabb bányavidékeit foglalja magában. A széntartalmú rétegek eddig föltárt vastagsága 3000 méternél nagyobb. Kilencvenkét széntelepének összes szénvastagsága 79 m. Rétegeik csak kevés helyen bukkannak felszínre, legtöbb helyen törésekkel átjárt gyűrődésekben krétaidőszakbeli rétegek települnek rajtuk.

Jóval alárendeltebb jelentőségűek a hollandiai területek, melyeknek egész kiterjedése még nem ismeretes. A részben jelenkori mocsarakkal födött területeken megindult fúrások nagyon kedvező eredményűek, 700-1000 m mélységben megállapították a kőszénformáció jelenlétét, a németországi kifejlődés keleti folytatása gyanánt. Az északfrancia-belgiumi vonulatrész Calaistől kiindulva, keskeny vonulatban egyenletesen húzódik s mintegy 10 km szélességben az Ardennek és Vogezek hegyvonulatához simulva halad át Belgiumba a német határig. Erősen gyűrt s hosszanti törésvonalak mentén pikkelyesen áttolódott rétegösszlete mintegy 1000 m vastag s 60-70, részben művelhető telepet tartalmaz. Nyugat felé az európai vonulat Angliában végződik, ahol az északi, középső és walesi medence, valamint az irlandi és kenti területek tartoznak ide. A kőszéntartalmú rétegek 4000 m vastagság mellett 75, csak felerészben művelhető, 30 m összvastagságú telepeket tartalmaznak.

Ezen az északeurópai vonulaton kívül Németországban a waldenburgi medence gyanánt ismert kőszénterület 50 km hosszú és 35 km széles, délkelet felé nyitott északkelet-délkeleti irányú teknő. Ez a részben Csehországba áthúzódó medence édesvízi eredetű szénképződést mutat, telepeinek nagyon változó kifejlődésével. A Saar-medence kőszéntartalmú rétegösszlete 2500 m, 55 művelhető, 60 m összvastagságú szénteleppel hosszan elnyúló, keskeny beszakadásos területet formál. Még néhány kisebb kőszénelőforduláson kívül jelentősebb területek vannak Szászországban, ahol három főbb területet ismerünk. Ezek közül csak a Szász-Érchegységben levő medence karbonbeli, a dőhleni medence jobbára már lefejtett telepei pedig a felsőbb anthrakolithikumba, azaz az alsó-perm időszakba tartoznak.

Franciaország kőszénkincsének mintegy fele esik az említett északi vonulatba. Ezenkívül az ország középső és déli részében több kisebb elszigetelt édesvízi keletkezésű medence nagyon sokféle és változó minőségű széntelepeket tartalmaz. Hasonló jellegűek a spanyolországi és portugáliai kisebb medencéket formáló kőszénelőfordulások is a Pyrenaeusok keleti oldalán, Spanyolország déli részén. Nagyon szerény anthracitjellegű kőszénelőfordulás van Szardiniában és az Alpokban (Arnovölgy).

A jelenlegi Csehszlovákiához tartozó ostrau-karwini terület a felsősziléziai medence délnyugati peremére esik. Rétegeinek földtani fölépítésében az orlaui zavargás lényeges változást okozott s az ostrau-peterswaldi területet a dombrau-karwini résztől elkülöníti. Az előbbi anthracitjellegű sovány szeneket, az utóbbi valamivel fiatalabbkorú gázdús szeneket tartalmaz. Szénösszletében harmadkori elmosások jelentős pusztítást végeztek. Ugyancsak a felsősziléziai terület szerkezeti egységébe tartozik a schatzlar-schwadowitzi terület, amelynek legnagyobb része nagy vastagságú, fiatal fedőrétegekkel van borítva s így mélysége miatt nem sok kilátással kecsegtet. A Csehország belsejében levő kisebb medencék a franciaországi idősebb alaphegység kisebb-nagyobb mélyedéseit kitöltő édesvízi típussal egyeznek. A prágai (Kladno, Rakonitz) és pilseni medencék tartoznak ide, ahol a szénképződés a perm időszak alsó részébe is átnyúlik.

Ugyanilyen édesvízi keletkezésű kisebb medencének minősíthetők a délmagyarországi, krassó-szörény megyei tiszafa-újbányai, bigéri és kemenceszéki karbon-kőszénterületek. Az utóbbiban négy 0.5-2 m vastagságú, többnyire palás vagy szénvaskő betelepülésekkel tisztátalanított telepet ismerünk. Kiterjedésük nagyon korlátozott, miért is nagyobb jelentőségük nincs. Ezt a típust képviseli még az eddig ismert bulgáriai anthracitjellegű előfordulás az Isker-völgyben, Szófiától északra, amelynek pontosabb földtani kora nincs tisztázva. Hasonlóképen kevéssé van még föltárva az egyetlen szerbiai karbon kőszénelőfordulás a Pek- és Ulava folyók vízválasztójától északra.

E jelentéktelenebb európai kőszénelőfordulásokon kívül jelentősen esnek latba Európa kőszénkészletében az oroszországi területek. Négy nagyobb területet ismerünk itt, amelyek egyike, a jelenlegi Lengyelországhoz tartozó Dombrava-medence, a felsősziléziai kifejlődésnek közvetlen folytatása s ahhoz hasonló viszonyokat mutat. A többi tulajdonképeni oroszországi terület kifejlődése a nyugateurópaiaktól lényegesen eltér. A moszkvai medence mintegy 2500 km² kiterjedésű, gyengén gyűrődött területén tengeri rétegekkel váltakozó alsó-karbonbeli széntelepek 1 m vastagságot nem haladják túl, gyönge minőségűek, határozottan barnaszén jellegűek, miért is csak néhány helyen állanak művelés alatt. Valamivel nagyobb jelentőségűek az Ural mindkét oldalán mutatkozó, szintén alsó-karbonbeli szénelőfordulások, melyeknek fontosságát az ottani ércbányászat kohói adják meg. A legjelentékenyebb azonban a Donec-medence 30.000 km² nagyságú felső-karbon területe, amely tengeri rétegekkel váltakozó, több mint 30, 0.35-1.75 m vastagságú széntelepet tartalmaz. A széntelepek azonban túlnyomórészt vékonyak s az 1.5 métert ritkán haladják túl; 0.5 m aluli telepek nem művelhetők. Az egész széntartalmú összlet 2400-2600 m. A telepek vastagsága nagyon változik, bár a telepek kiterjedése meglehetősen állandó.

Különlegesség számba megy a Spitzbergák kőszénelőfordulása, amely nemcsak földrajzi fekvése, hanem földtani kora miatt is érdekes. Itt ugyanis a karbonkorú kőszénen kívül, idősebb, devonkorúnak bizonyult rövidlángú, gázban szegény kokszszenet bányásznak a Medvék szigetén. A széntelep vastagsága 0.7-1.7 m, kiterjedése a tartós jégtakaró területén még teljesen kinyomozva nincsen.

Mint említettük, az északeurópai kőszénvonulat Angliából az Atlanti-Óceánon keresztül átvezet bennünket az északamerikai kőszénterületekre. Ezt a természetes összeköttetést az Atlanti-Óceán kanadai partvidékén, Uj-Skóciában és Brit-Kolumbiában föltárt széntelepek szolgáltatják. A kis mélységben elérhető széntelepek összvastagsága 10 méter. A kanadai karbon előfordulások nagyobb része egyébként még közelebbről nincs tanulmányozva. A kőszénelőfordulások igazi »amerikai« méreteit azonban az Egyesült-Államokban látjuk, amelynek szénterületeit összesen közel félmillió négyzetmértföld kiterjedésűnek becsülték. Ez a széngazdagság az Egyesült-Államok vezető szerepét annál inkább biztosítja, mivel a telepek nagyobb része könnyen művelhető. Az Egyesült-Államok szénterületei földrajzilag hat csoportba oszthatók: 1. A keleti területek, Pennsylvánia anthracittelepeivel, melyek mintegy 1250 km²-re terjednek. Idetartoznak ezenkívül Nyugati-Pennsylvánia, Ohio, Virginia, West-Virginia, Kentucky, Tennessee, Georgia, Alabama szénelőfordulásai. 2. A belső fekvésű területek: Michigan, Illinois, Indiana, West-Kentucky, Iowa, Kansas, Missouri, Oklahoma, Arkansas és Texas. Ez a két csoport képviseli a tulajdonképpeni kőszeneket, mert a továbbiak már többnyire európai értelemben véve barnaszenek, amit az amerikaiak subbituminous néven említenek. 3. A Golf-terület barnaszénterületei: Alabama, Mississippi, Louisana, Arkansas és Texas. 4. Az északi területek: Dakota, Keleti Montana és Északnyugat-Wyomingban. 5. A Sziklás-hegység részben kőszén-, részben barnaszénterületei: Nyugat-Montana és Wyoming, Kolorado, Utah és Új-Mexikó. 6. A Csendes-Óceán partvidéke: Washington, Oregon és California.

A pennsylvániai anthracittelepek az Alleghany-hegység keleti oldalán, erősen gyűrt, keskeny medencékben fordulnak elő. Összesen 10-15 telep, közöttük a már említett 3-15 m vastag mammut-telep. Az Alleghany-hegység nyugati oldalán ezzel szemben zavartalanabb, lankás településben mintegy 40 fejtésre érdemes telep mutatkozik, egyes nyergekkel elkülönített tíz medencében. A szénképződés a perm-időszakra is átterjedt s általában a nyugateurópai típusnak megfelel. Lényegesen eltérnek ettől a belső területek szénterületei, amelyek inkább a Donec-típusú tengeri rétegekkel váltakozó kifejlődést mutatják. A mintegy 420.000 km² területen négy elkülönült medencét találunk, amelyek mindegyikében más-más, egymással nem azonosítható telepösszlet van. Általánosságban a 750 m vastag rétegösszletben 15, átlag 0.8-1.5 m középvastagságú telep akad.

A kőszén előfordulására vonatkozólag a többi világrészekből csak többé-kevésbé hiányos ismereteink, egyes elszórt adataink vannak. Még leginkább Ázsiát ismerjük ebből a szempontból, bár a szénelőfordulások földtani viszonyai s ezek alapján a gazdasági értékelés ott még nagyon hézagos. Törökország s a Földközi-tenger körüli területek legjelentékenyebb kőszénelőfordulása a kisázsiai Heraclea pontica 150 km hosszú, édesvízi kifejlődésű felső-karbon rétegeiben mutatkozik. Itt 22 kitünő minőségű, könnyen bányászható 0.9-9.4 m, összesen 44 m összvastagságú telep van föltárva.

Ázsiai Oroszország kőszénben nem nagyon gazdag. Az Ural már említett keleti oldalán idősebb karbonbeli kőszenek változó minőségűek. Legjelentékenyebb karbon-kőszénterület a Kusnetzk és Sudjensk az Altai hegységben. Itt helyenként 17, átlag 10 telep, 25 m vastagságu kokszolható szenet és anthracitot tartalmaz.

Kínában a kőszenet legrégebben ismerték. Kőszénelőfordulásai azonban többnyire szétszórtan néhány vékonyabb telepet tartalmazó kisebb medencék, amelyeknek értékét túlbecsülni nem szabad. Legnagyobb kiterjedésben a permbe tartozó szénképződés területei észlelhetők Liau-Fung és Shantungban északon, Kansu és Shensiben nyugaton, továbbá délen Peking körül és különösen Shansiban. A számos kisebb előfordulás közös jellege a telepek kis száma. Valamennyit fölülmúlja azonban s talán még a világ összes szénterületeinél is gazdagabb Shansi tartomány, ahol 34.870 km² területen csaknem vízszintes helyzetben 3-6 anthracittelep nyomozható, köztük egy egyenletes kiterjedésű, 6-9 m vastag főtelep. Ez az egész előfordulás permkorú. A kínai többi érdemleges szénelőfordulások Mandzsuriában, Tsiliben és egyéb kisebb helyeken, mind a permbe tartoznak. A kőszénkorszak alsó részébe sorolhatók a shantungi előfordulások, amelyeknek kifejlődését és kiterjedését ma még nem ismerjük. A nyugateurópaiakkal egykorú, felsőkarbonbeli előfordulások eddigi ismereteink szerint egészen jelentéktelenek. (Nanshan.)

A tágabb értelemben vett kőszénkorszakban (anthrakolithikum) Dél-Afrika, Kelet-India és Ausztrália kőszenei azon az akkor még egységes összefüggő szárazulaton képződtek, mely földünk középkorának végén tűnt el. Ez a szénképződés az európainál fiatalabb, a felső-anthrakolithikumban, a perm időszakban volt a saarbrücki típusnak megfelelő egyes kisebb medencékben. Lefolyásában a perm jégkorszakkal időben kapcsolatos. Méreteiben a középfranciaországi és csehországi előfordulásokat meghaladta. A keletindiai jelentős kiterjedésű kőszéntelepek már földünk középkorának elején a triászban keletkeztek, magas hegységekkel szegélyezett síksági szárazföldek belsejében. Hasonló körülményeket találunk Ausztráliában Új-Zélandban és Uj-Délwalesban, ahol a kőszénkeletkezés kora még tisztázatlan, valamint az indiaival azonos délafrikai táblás településű, mintegy 10-15 méter összvastagságban mutatkozó kőszéntelepeknél. Az utóbbiak kiterjedését mintegy 5000 négyzetmérföldre becsülik. Ugyanezek a széntelepek ismeretesek Kongó-államban is. Az indiai, ausztráliai és délafrikai kőszenek közös tulajdonsága, hogy gyöngébb minőségűek, többnyire nem kokszolhatók és nagy hamutartalmuk van.

Dél-Amerikában szintén az említett »karbon-utáni« rétegösszletben mutatkoznak széntelepek, különösen Braziliában. A telepek szabálytalan előfordulása s a szén nagy hamutartalma miatt azonban nagyobb jelentőségük egyelőre nincs.

Míg a karbon-időszak szénképződése földünk egész területén általánosan megnyilvánult s ha különböző szintekben és mértékben is, de mindenütt képviselve van, addig földünk középkorában csak egyes területekre szorítkozó s méreteiben is jóval kisebb szórványos szénképződés ment végbe. Földünk középkorának hajnalán az ausztrál-indiai összefüggő szárazulaton keletkeztek a föntebb említett szárazföldi jellegű, édesvizi szénmedencék, közvetlenül a permi jégkorszak után, sőt helyenként annak üledékfölhalmozódása közben. Ezek a területek, mint láttuk, kiterjedésük miatt számottevők. A triász-időszak azonban általában csak néhány, inkább tudományos érdekességű szénterületet szolgáltatott. Az Egyesült-Államokban, Virginiában ismerünk egy 190 négyzetmértföld kiterjedésű területet, 3-12 m vastagság között változó, két-három jó minőségű szénteleppel. Ezenkívül Tonkingban, Hunanban és Jünnanban alsó-triászbeli elég jelentős szénelőfordulások vannak, míg Mongoliában és a kínai Hupéban, valamint Argentinában kisebb felső-triászbeli medencék ismeretesek. Svédország szénben szegény volta mellett nagyobb jelentőségű a két fejthető telepet tartalmazó felső-triászbeli (rhät) előfordulás az ország déli részén. Értéktelenebb nyomok vannak az Alpokban és Boszniában is.

Valamivel jelentékenyebbek a juraidőszaki szénelőfordulások, bár szintén csak egyes elszigetelt, kisebb-nagyobb medencékre szorítkoznak. Eddigi ismereteink szerint túlnyomólag az euráziai szárazulaton ismeretesek. Ausztráliában a viktóriai és újkaledóniai mezozoós, illetve jurakorú, közelebbről még nem ismert területek tartoznak ide. Amerikában nincsenek juraidőbeli szénelőfordulások. Európa nyugati részén csak nagyon alárendelt jelentőségű kisebb területeket ismerünk Angliában. Az Alpokban, Gresten körül találunk kisebb kiterjedésű, liász széntelepeket, amelyeknek legnagyobb és leggazdagabb területe a pécsvidéki előfordulás. Az itteni, mintegy 15 km hosszú vonulatban 700-900 m összvastagságú szénösszletben, sok vékony szénzsinóron kívül 30 telepet ismerünk, 50-60 m összvastagsággal, amelynek mintegy fele művelésre érdemes. Keletkezési ideje a jura kezdetére, a liász aljára esik, s a Pécstől délre eső s keletre az Alföld felé folytatódó, egykori kristályos alaphegységbe nyúló öböl partközeli erdős lápjainak köszöni létét. Túlnyomólag édesvízi jellegű üledékei között csak elvétve találunk egy-egy tengeri réteget. Ugyanilyen keletkezésű a krassószörényi Anina környéki liász-előfordulás és a valamivel fiatalabb brassóvidéki kisebb területek. Ebbe a típusba tartoznak hasonló kisebb liász-szénelőfordulások Szerbiában is.

Ázsiában a Kaspi-tó körül vannak jelentéktelenebb liász-szénelőfordulások. Ezenkívül valószínűleg szintén liászkorúak a Syr Darja melletti, közelebbről még nem ismert kisebb előfordulások is. Sokkal jelentékenyebbek azonban a Kaukázusban, a Kuban-folyó mentén levő föltárt területek, ahol egy 15 m vastag lankás településű széntelep hét mértföld terjedelemben van kinyomozva. Ismeretlen liász-előfordulások vannak Perzsiában, az Elbrus-hegységben. Szibériában a Jenissei folyótól keletre és az Amur mentén dogger rétegekben mutatkoznak széntelepek. Kínában szintén, több jurakorú szénmedencét ismerünk, amelyeknek értékéről eltérők a vélemények. Dél-Kínában közel 5000 mérföldnyi területen tartalmaznak a középső jura-rétegek jó minőségű széntelepeket, amelyek tetemes szénkincset biztosítanak. Kisebb medence van Peking körül is. Ezeken kívül még a jurába tartoznak a Spitzbergák egyes szénelőfordulásai s az Andő-szigeteken lévők is.

Földünk középkorának harmadik szakában, a kréta időszakban a szénképződés viszonyai a jurához hasonló méreteket mutattak. Európában csak viszonylag kisebb, többnyire édesvízi medencét ismerünk. Mindjárt a jura-kréta határon találunk Észak-Németországban, Hannoverban jó minőségű három széntelepet tartalmazó előfordulást. Nálunk a veszprém megyei Ajka község határában édesvízi jellegű s az afrikai beltavak és ausztráliai szigetvilág mocsári életére emlékeztető csigákat tartalmazó felsőkrétakori széntelepek tartoznak ide. Többnyire egy széntelep 1-2 m vastagságban, néha vékonyabb kísérőtelepekkel. Kiterjedése nem nagy s bár a vele egyenlőkorú rétegek hasonló kifejlődésben a Bakony északi részében is megvannak, a széntelepek itt már csak nyomokban mutatkoznak. Nincs kizárva az a lehetőség, hogy a széntelepek anyagának egy része másodlagosan halmozódott föl. Hasonló, kisebb felsőkrétakorú szénelőfordulásokat találunk a Bihar-hegységben, Nagyvárad körül, Krassó-Szörényben Ruszkabánya vidékén és Szeben megyében, Sebeshely vidékén. Szerbiában a kréta-széntelepek nagyobb elterjedésűek, bár részletesen még nincsenek felkutatva. Egyes területek Kelet-Szerbiában 3-5 szénteleppel már föl vannak tárva. Bulgáriában, az úgynevezett Balkán-medencében, felső-krétakorú széntelepek vagy lencsék nagyobb területen mutatkoznak. Két-három, helyenként tíz széntelepet tartalmaznak, 0.2-6 m nagyon változó vastagságban. Jelentéktelen kréta-szénnyomok vannak Boszniában is.

Észak-Amerika említett szénterületei közül jelentős szerepet visznek minőségben és mennyiségben a krétakorú szénelőfordulások. A felső-krétarétegek négy szintben tartalmaznak itt telepeket, melyeknek termelési központja Colorado. A Szikláshegység vonulatában itt nemcsak jó minőségű, hanem anthracitjellegű szenek vannak, különösen az erősen gyűrt területeken, míg a síksági részek felé barnaszén-jellegűek. A coloradói telepek jó minőségét is felülmúlják a hasonlókorú mexikói előfordulások, míg Kanadában a felső-krétarétegekben főként barnaszén-, sőt lignitjellegű telepek vannak.

Fölemlíthetjük még, hogy Japánban triász- és krétakorú kisebb anthracitelőfordulásokra bukkantak.

A krétaidőszak végével lezáródik földünk középkora, de általánosságban kimaradnak a kőszéntelepek is. Az újkor kezdetétől létesült szénképződés túlnyomólag mostani barnaszeneinket szolgáltatta. Ez az egész harmadidőszakra kiterjedő szénképződés földünk középkorával szemben nagy lendületet mutat, ami a kétszikű növények és a lombos fák fejlődésével és a lépten-nyomon megújult, megfelelő térszíni viszonyokkal magyarázható. A harmadkori szénképződés azonban sem általános elterjedésben, sem méreteiben nem érte el a kőszénképződés karbon mértékeit. A harmadidőszaki széntelepek túlnyomólag szárazföldek belsejében levő kisebb-nagyobb egykori édesvízi medencékben keletkeztek. Legtöbbször rövid tartamú tőzegesedésre utalnak, néha azonban nagy vastagságú, fokozatos sülyedés útján keletkezett rétegösszletben több egymásra következő széntelepet tartalmaznak. Walther a harmadidőszaki szénmedencéket kizárólag édesvízieknek minősíti, ezzel szemben azonban azt látjuk, hogy egyes esetekben határozott tengermenti láposodást mutató s tengeri rétegek közbetelepülésével jellemezett medencék is találhatók. Ilyen gyanánt említhetjük a Sajó völgyi alsó-mediterrán (miocén) szénösszletet is.

Európa nyugatán, Angliában a harmadidőszaki széntelepek nagyon jelentéktelenek s csak egyes kisebb oligocén-előfordulások ismeretesek. Franciaországban számos kisebb előforduláson kívül Auvergneben és Provenceben vannak jelentősebb barnaszénterületek. Németország barnaszénelőfordulásokban szintén gazdag. Első helyen állanak a szászországi, thüringiai és braunschweigi oligocén-telepek, melyek több kisebb-nagyobb medencében, helyenként külfejtésben, másutt, mint Szászországban, fiatalabb fedőrétegek alatt mélyművelésben termelhetők. Brandenburgban miocénkorú széntelepek vannak, éppúgy mint Frankfurt környékén, valamint Niederlausitz hatalmas 20 m átlagos vastagságot mutató széntelepében is. Ugyancsak miocénbeliek a sziléziai szétszórtan található előfordulások, a poseni, pommerni, kelet- és nyugat-poroszországi kiterjedt területek is. Az oligocén és miocénben mutatkoznak a hesseni barnaszéntelepek, melyeknek minősége, helyenként bazaltáttöréssel lényeges javulást mutat. Igen jelentékeny a Rajnavidéki barnaszénelőfordulás, amelynek miocén széntelepe zavartalan településben nyomozható 18-100 méter közt változó vastagságban s külfejtéssel művelhető. A bajorországi felső-oligocén-telepek ezzel szemben erősen gyűrt, keskeny medencében az Inn és Lech folyók között húzódnak s jó minőségű szurokszenet szolgáltatnak.

Számos kisebb-nagyobb teknőben mutatkoznak a csehországi középső- és felső-oligocén, valamint alsó-miocén barnaszénelőfordulások, melyek közül a komotaui, brüxi, orsegi, duxi és teplici említhetők, az utóbbi 10-25 m vastag teleppel. Egyes helyeken a barnaszén földtani behatásokra kőszénjellegűvé javult. Stájerország szintén gazdag oligocén-miocén széntelepekben. Egyes előfordulásokat ismerünk Karinthiában, Krajnában, Morvaországban, Alsó- és Felső-Ausztriában is. Galiciában nagyobb kiterjedésű, gyönge minőségű telepek nyomozhatók.

Magyarországon széntermelésünk nagyobbik részét a harmadkori telepekből nyerjük. A harmadidőszak egész tartama alatt keletkeztek itt kisebb-nagyobb szénelőfordulások. Az eocénba tartoznak a tatabányai, dorog-tokodi főbb előfordulások. Az oligocén felső részében gyakorlatilag kevésbé értékes, szórványos előfordulások vannak, kivéve a Zsil-völgyét, ahol nagy vastagságú s kőszénjellegű, kokszolható széntelepek vannak föltárva. A miocén elején jelentékeny szénképződési területek szolgáltatták a salgótarjánvidéki és borsodi széntelepeket. A felsőmediterránban egyes kisebb lokális fölhalmozódásokat, valószínűleg nem helytálló módon létesült telepet képvisel a hidasdi előfordulás. A legfiatalabb, pliocén-időszakban széltében-hosszában mutatkozó, mennyiségben és minőségben jelentéktelenebb szénnyomokon kívül, érdemleges szénterületeket találunk Várpalotán, amely Taeger szerint, deltaképződményben összemosott növényi anyagokból létesült. Ugyanide tartoznak a mátraalji (gyöngyösvidéki) s a Boldva völgyében újabban föltárt gyöngébb minőségű barnaszenek is. Ezeknél is fiatalabbak a székelyföldi előfordulások. E különböző korú telepek általában minőségben is különbözők, többnyire gyöngébb minőségűek s a németországi vagy csehországi barnaszeneknél lényegesen rosszabbak.

A Balkán-félszigeten, Szerbia és Bulgária területén, gyakoriak a különböző, többnyire még föltáratlan barnaszénterületek. Boszniában viszont eocén-, oligocén-, miocén- s pliocén telepek meglehetősen nagy elterjedésben ismeretesek. Olaszország barnaszénben is szegény s csak Toscanában vannak értékesíthető telepek. Spanyolországban Barcelona krétakorú barnaszenei valószínűleg nagyobb kiterjedésben lesznek kimutathatók. Svájcban több helyen vannak kisebb, helyileg értékesíthető miocén előfordulások. Ezeknél sokkal nevezetesebbek a Spitzbergák harmadkori széntelepei, melyek korukhoz képest föltűnő jó minőségűek, valósággal kőszénjellegűek. Kisebb helyi jellegű, fiatalkorú barnaszénelőfordulások vannak Izland szigetén is.

Amerika és különösen Észak-Amerika nagykiterjedésű barnaszénterületek hazája. A föntebbi csoportosításban a Golf- és északi területek, a Szikláshegység és a Csendes-Óceán partvidéke jórészben idetartoznak. Mint föntebb láttuk, a Szikláshegység krétabeli széntelepei is részben, a kevésbé gyűrt területrészeken barnaszénjellegűek. A többi területek harmadidőszakiak, főként eocén szárazföldi rétegsorozatban találhatók. Igen kiterjedt, jó minőségű eocén-szénterületek vannak Alaskában is. Dél-Amerika harmadkori barnaszenei kevéssé ismertek, többnyire lignitjellegűek. Csaknem valamennyi délamerikai államban megtalálhatók. Ausztráliában sok nagykiterjedésű területről tudunk, amelyek között legismertebb Viktóriában 80 m vastag jó minőségű telepet tartalmaz. Uj-Zélandban eocén barnaszeneket ismerünk. Afrikában nagyon szórványos adataink vannak algiri és abesszíniai barnaszenekről.

Ázsia északi részén, a Jenissei vidékén, a Baikal-tó környékén, az Amur mentén nagykiterjedésű, ismeretlen értékű harmadkori szénelőfordulások vannak. A keletindiai szigeteken Jávában, Szumatrában, Borneóban élénk bányászat folyik az ottani eocén-széntelepekben, míg a Filippinák hasonló előfordulásai még föltárásra várnak. Különös figyelmet érdemelnek a Japán tulajdonában levő Sachalin-sziget kőszénjellegű miocén telepei, melyek éppúgy, mint a hasonló japáni előfordulások, kitünő gázszenet szolgáltatnak s Japán széntermelésének zömét adják.

Egy pillantást vetve a jelenkori szénképződés területeire, a tőzegképződés helyeire, azt látjuk, hogy az északi félgömbön tetemesen nagyobb a tőzegterületek száma, mint a délin. A legnagyobb mértékű a tőzegképződés Európában. Ázsiában a fiatal gyűrődések hegyvonulatától északra eső területek kisebb-nagyobb mértékű tőzegesedést mutatnak. Figyelemre méltó, hogy a hegyvonulatok lábánál a tőzegképződés legnagyobb. Észak-Amerika, a legészakibb részek kivételével, szintén többé-kevésbé tőzegképződési terület. Egyes partvidékek és a nagyobb beltavak mélyedései erőteljesebb tőzegesedést mutatnak. A meleg égövön túlterjedő, vagy általában tőzegmentes területtől délre, a déli félgömb tőzegterületei sokkal kisebb s körülírtabb részekre szorítkoznak. Dél-Amerika déli partvidéke, Kerguelen, Ausztrália délkeleti széle, Tasmania és Uj-Zéland a legintenzívebb tőzegterületek.

A legújabb vizsgálatok szerint azonban a trópusi tájak sem egészen mentesek a tőzegképződéstől, mert a páratelt trópusi erdők az erdős lápok típusos jellegeit mutatják.

Ha végigtekintünk a szénképződés időszakain, azt látjuk, hogy a földtörténet minden szakában megtaláljuk a széntelepeket, illetve az ezeket létesítő szénképződési folyamatot. Ez a folyamat azonban egyes időszakokban erőteljesebb, másokban gyengébb mértékben észlelhető, tehát ez a földtani jelenség is erőteljesebb megnyilvánulásában időszakosnak, időnként visszatérőnek mondható. Még nincs tisztázva az a körülmény, hogy a szénképződés szükségszerű láncszeme valamely földtörténeti ciklusnak, mint ahogyan azt Arrhenius-Frech magyarázata föltételezi. A hegyképződéssel való szoros kapcsolat bizonyítja, hogy a szénképződés szervesen beletartozik valamilyen földtörténeti fejlődési ciklusba, annak menetében szükségszerűen következik be, azonban a ciklus összetartozó elemei még tisztázatlanok. A hegyképződéssel való kapcsolatból folyik egy-egy korban keletkezett szénterületek földrajzi helyzete is, még pedig nemcsak általánosságban, hanem kisebb területeket illetőleg részleteiben is. Ugyanezzel függ össze az a tapasztalati tény, hogy nagyobbszabású, jellegzetesen sülyedő medencében történt szénképződés ugyanazon a helyen két egymásra következő földtani időszakban nem lehetséges. A tartós, fokozatos sülyedés ugyanis előbb-utóbb tiszta tengerelöntésre vezet s tiszta tengeri üledékek keletkezésével a lápképződésnek véget vet.

A föld szénterületeinek földrajzi eloszlását vizsgálva föltűnik, hogy azok túlnyomórészben az északi félgömb mérsékelt éghajlatú övében terülnek el. Az északi félgömb területi túlsúlya a délivel szemben fönnálló méretbeli különbségéből önként következik. A szénterületek alárendeltebb szerepét a meleg égöv alatt a tőzegképződés mai elterjedése magyarázza. A száraz trópusi tájakon érdemlegesebb tőzegképződés, illetve a növényi anyagok szenesedési folyamata nem lehetséges. Ujabb időben sikerült ugyan az Indiai-Óceán szigetein, Braziliában s néhány más ponton valóságos erdős lápokat találni, amelyek elég tekintélyes kiterjedésűek, sőt mint említettük, Lang egészen fiatalkorú barnaszeneket is ismertetett, azonban ezek a trópusi tőzeglápok nem lehetnek az óriási területeket borító kőszén-korbeli lápok hasonmásai. Ezek inkább kisebb kiterjedésű harmadkori medencékkel azonosíthatók, amint azt Lang is kimutatta, a németországi barnaszenek keletkezési viszonyait látva bennük. A föntebbi földrajzi eloszlás valóban csak a kőszénkorszak széntelepeire vonatkozik, míg a fiatalabb barnaszenek, mint láttuk, többé-kevésbé átlépik ezt a határt.

A barnaszenek keletkezési időtartama, mely mint láttuk, már a krétaidőszakra nyúlik vissza, jóval nagyobb, mint a méreteiben sokkal jelentékenyebb karbon kőszénkeletkezés. Ennek oka a harmadkorban meg-megújult ismételt gyűrődésekben s a középhegységeket kialakító törésekben rejlik. Az ilyen módon ismételten megújhodott térszín megfelelő klímaváltozásokkal adta meg a harmadkori szénképződés alapját. Frech az európai idősebb harmadkori barnaszéntelepeknek Észak-Európában észlelt hiányát a klíma lehűlésére vezeti vissza, amelynek következménye gyanánt a szénképződés délebbre vonult. A klíma fölmelegedése és a kőszénhegységek kiemelkedése adta meg a szénképződés föltételeit a felső-oligocénben, vagy Észak-Németországban az alsó-miocénban. A barnaszénképződés klímája úgy Németországban, mint nálunk, páratelt szubtrópusi volt. Az eocénben klíma eltérés nem igazolható, miért is az eocén szénképződés hiánya inkább térszíni és az őstengerek eloszlási viszonyaira vezethető vissza.

A harmadidőszaki barnaszénképződés három főbb szakaszát kell megkülönböztetnünk. Az első az eocén, amely főként az időszak elején s közepén, a lezárult krétakorú hegyképződés után megindult üledékképződési szakaszra esik. A másik az oligocén-miocén, mely a felső-oligocén és alsó-miocén sok helyen el sem különülő, folytonos szénképződést foglalja magában. A harmadik végül a pliocén szénképződés, amely az előbbiekkel szemben lényegesen kisebb mértékű s sokkal helyibb jellegű, úgyhogy mintegy a mai tőzegképződéshez vezető átmenetet mutat. A három időszak közé eső időben a szénképződés csaknem teljesen szünetel. A hegyvonulatok, dombvidékek s egyéb térszíni kialakulás minden esetben már a szénképződést közvetlen megelőző időben megtörtént. Végül megemlíthetjük még, hogy a pliocén szénképződés nagyobb méretekben mindig csak a hegységek lábainál mutatkozik, attól távolabb mindinkább jelentéktelenebbé válik. Ennek okát az egykori medencék partvidékén másodlagosan fölhalmozódó növényi anyagokban látom.

A természet egyik legelterjedtebb eleme a szén két olyan tulajdonsággal tűnik ki, amelyek többnyire csak külön-külön mutatkoznak. A szénelem ugyanis magas vegyértéke mellett önmagával is korlátlanul egyesülhet. Ez a két sajátság képesíti a szénelemet a szénvegyületek beláthatatlan sorának létesítésére. Tiszta alakban a szén csak a gyémántban és a grafitban mutatkozik, vegyületeinek végtelen sora azonban a szerves élet alkotó elemeit adja, de ezenkívül a különböző szervetlen kőzetekben is képviselve van (karbonátok). A szén a hidrogénnel általában csak erős elektromos áram mellett egyesül, mégis a természetben több mint száz szénhidrogént ismerünk, amelyek minden szerves vegyület alapjai. A szén és hidrogén elemeinek száma és kölcsönös viszonya szerint osztályozhatók a különböző szénhidrogének sokféle csoportjai.

Valamennyi szénhidrogén meggyújtva elég, s elégetéskor szénsavvá és vízzé lesz. A színképelemzésekből kitűnt, hogy az üstökösök részben szénhidrogénekből állanak. Alárendelt mértékben kimutathatók a földi vulkánok működésében is. A növényi anyagok között a szénhidrogéneket képviselik a kaucsuk, gyanták és az ätherikus olajok főrésze. Kísérletileg a legegyszerűbb szénhidrogén a methán, mely szén és hidrogénelemekből 1200° mellett előállítható. Előállíthatók száraz lepárlással a fából és a különböző ásványi szenekből is. Természetes keletkezési módja azonban a szénhidrogéneknek a szerves anyagok bomlása, amelynek legismertebb terméke a mocsárgáz. Az utóbbi keletkezésnek termékei a földkéreg szénhidrogénjei, a petróleum, földgáz, földszurok és földi viasz, amelyek ilyenformán földünkön különböző ősidőkben végbement bomlási folyamatok fölhalmozódott termékeinek tekintendők. Ez a négy nyersanyag sok különböző szénhidrogén változó keveredéséből áll s alárendelten még kisebb mennyiségű ként, nitrogént és oxigént tartalmaz. Előfordulásuk mennyiségében a petróleum és földgáz állnak első helyen, utánuk következik a földszurok vagy aszfalt s alárendeltebb elterjedésű a földi viasz.

A földolaj (kőolaj) vagy petróleum zsíros, ragadós, szerves folyadék, amely vízben nem oldódik s a víznél könnyebb. Nevét olajos jellegéről nyerte, mivel már a legrégibb időkben sok helyen a földből látták kiszivárogni. Ez a »valódi« olaj már Nagy Sándort is meglepte, amikor Bocharában az Amu-Darja körül petróleumforrásokat látott, holott »az országban olajfák nincsenek«. A petróleum a szénhidrogének nagyon változó sorából áll s azonkívül csekély mennyiségben oxigénvegyületeket, nitrogént, ként, vizet s némi szervetlen anyagot is tartalmaz. Változó vegyi jellege szerint ingadozók a fizikai tulajdonságai is. Néha híg, máskor nehezen folyós vagy nyúlós. Színe víztiszta vagy sárga, gyakrabban vörösbarna és fekete. Szúrós szagú. Általában a víznél könnyebb, sűrűsége 0.7-1 között ingadozik, ritkábban nehezebb (1.2). Minél könnyebb, annál világosabb is. Erősen fénytörő. Szabad levegőn a könnyebb olajalkatrészek elpárolognak s a nehezebbek visszamaradva, megsűrűsödnek, vegyileg átalakulnak, aszfalttá lesznek.

A petróleum változó vegyi összetétele s ebből folyó különböző fizikai jellege megnehezíti minden tekintetben elfogadható osztályozását. Ezért általában csak gyakorlati alapon, részben a sűrűség, részben a lepárlás termékei alapján szokás megkülönböztetni. Sűrűség alapján megkülönböztetünk nagyon könnyű (0.7-0.8), könnyű vagy közép (0.8-0.9) és nehéz (0.9-1) olajokat. Lepárlás közben mutatott viselkedése szerint szintén három csoportba osztható. Az elsőbe tartoznak a 0-150° között elszálló olajok, különösen a benzin, melyek a földgázhoz legközelebb állanak. A másodikba tartoznak a 150-300° közt kiváló könnyű olajok (kerozin), míg a harmadikba a 300°-on fölül kiszabaduló, az aszfalthoz közelálló nehéz olajok. A desztilláció közben mutatkozó eltérések az egyes olajok hidrogén, illetve széntartalmával kapcsolatosak. A hidrogénben dúsabb olajok könnyebbek, a szénben dúsabbak, nehezebbek. A könnyű olajok földgázhoz közelálló szénhidrogén-összetételt mutatnak, az egyszerűbb metháncsoporthoz tartoznak s így paraffinolajoknak mondhatók. A nehéz olajok viszont sok szénelemhez kötött viszonylag kevesebb hidrogénnel, aszfalt-bázisú csoportnak nevezhetők. E különböző vegyi és fizikai viselkedés szerint a petróleum folyékony szénhidrogénekben oldott gáznemű és szilárd szénhidrogénnek nevezhető. Ha a gáznemű szénhidrogének önállóan lépnek föl, akkor földgáz, ha pedig a szilárdak lépnek föl külön, akkor a nehéz olajok aszfalt-, a könnyű olajok földi viasz-előfordulásairól beszélhetünk.

A földkerekség sok helyén vannak gázömlések, amelyek vagy vulkáni működésekkel összefüggő kénhidrogén, vízgőz, nitrogén és szénsavgázokat, vagy pedig vulkáni területektől távol eső, nagy üledékfölhalmozódással jellemezett területeken, túlnyomólag szénhidrogént, kisebb mértékben kénhidrogént és szénsavat szolgáltatnak. Az utóbbiak gáznemű szénhidrogénjeit nevezzük földgáznak. Mint már említettük, a földgáz a petróleummal előfordulásban és keletkezésben szoros kapcsolatban van, annak gázalakú megjelenési formája. Összetételében ezek szerint szintén különböző szénhidrogének vesznek részt, mégis azonban túlnyomólag a methán (mocsárgáz) az uralkodó. Ehhez járulhatnak még a hidrogénben gazdagabb szénhidrogén-sorozatok, továbbá szénsav, nitrogén, kénhidrogén és kevés oxigén is. A közönséges hőfokon és légnyomásnál gázállapotú, csaknem tiszta methánt tartalmazó száraz földgázzal szemben a rendesen petróleummal együtt előforduló nedves földgáz rendes légnyomásnál folyékony, egyéb szénhidrogéneket is tartalmaz s csak bizonyos hőfok mellett válik gázalakúvá. Az utóbbiak bizonyos mértékben a petróleum és földgáz átmeneti típusait képviselik.

A földszurok vagy aszfalt éppúgy, mint a földgáz, a petroleummal átmenetekkel függ össze. Mint láttuk, a szénhidrogén sorozat nehezebb féleségeinek, az aszfaltolajoknak szilárd képviselője, amelyet amazoktól élesen elhatárolni nem is lehet. Részletesebb vegyi alkata még nincs teljesen földerítve. Rendes hőmérséklet mellett szilárd, 70-110° között megolvad. Barnásfekete vagy fekete, fényes, homályos szurok- vagy zsírfényű, többnyire kagylós törésű. Vízben, savakban, alkáliákban nem oldódik, kloroformban, benzinben vagy többnyire nehéz olajokban igen.

A földi viasz vagy ozokerit ugyanolyan viszonyban van a petróleummal, mint az aszfalt, azzal a különbséggel, hogy a könnyű szénhidrogén-sorozat (paraffinolajok) szilárd alakját képviseli. Külső sajátságai az összetételében résztvevő szénhidrogének minőségétől függ. Néha lágy, kenőcsszerű, máskor kemény, sőt rideg. Világossárga, barna vagy fekete. Többnyire szagtalan, néha kellemes illatú, máskor petróleumszagú. 50-100°-nál olvad, petróleumban, benzinben, benzolban, könnyen oldódik. Általában jóval ritkább, mint az előbb említett szénhidrogének. Legrégibb, legismertebb és legfontosabb előfordulása Galiciában Boryslaw-Truskawiec, valamint az ennél jóval kisebb Dzwiniac-Starunia, mely utóbbi a belőle kikerült sokféle ősgerincesről, köztük egy világhírű szőröstől-bőröstől konzervált ősorrszarvú-leletről nevezetes.

A földkéreg szénhidrogénjeinek típusai között lévő szoros kapcsolat, mely nemcsak genetikailag, hanem vegyi- fizikai tulajdonságokban, sőt térbeli föllépésükben, illetve előfordulásaikban is megnyilvánul, indokolttá teszi, hogy alábbi tárgyalásainkban általában csak a petróleumot tartjuk szem előtt, amely egyébként a földgázzal együtt mennyiségileg is túlsúlyban van.

Különösek a természeti kincsek, nyersanyagok történetének útjai. A kőszenet például régóta ismerte s bizonyára használta is az ember, mégis az erre vonatkozó történeti adatok nagyon gyérek. Annál gazdagabbak ezek a petróleumra vonatkozólag. Ugylátszik, hogy a petróleum és földi szurok előfordulások, valamint főleg az ezekkel kapcsolatos földgáz gyakori meggyulásából származó »öröktüzek« sokkal jobban magukra vonták az ember figyelmét. Különösen az öröktüzek megmagyarázhatatlan rejtélyei foglalkoztatták képzeletét s ezért imádták annak kiapadhatatlan tüzet. A történeti adatok szerint a petróleum egyszerű fölhasználása régibb keletű, mint a széné, s mégis a XIX. század közepéig fölhasználása alig multa fölül legelső alkalmazásának primitív kereteit. Ezzel szemben a szén későbben észlelhető kezdetleges fölhasználása gyorsabb méreteket öltött és hamarabb fejlődésnek indult a gyakorlati alkalmazás lehetőségeinek terén.

A petróleum ismerete azokon az előfordulási helyeken, amelyek a legrégibb emberi kultúra székhelyei voltak, a messze ókorba vezet bennünket vissza. A biblia szerint már Noé bárkája kívül-belül szurokkal volt bekenve. Ezzel egyezik a babiloniak mondája is. Mindenesetre valószínű, hogy az özönvíz monda eredete olyan országban végbement természeti jelenségre vezetendő vissza, amelyben petróleum, illetve földi viasz előfordulások voltak. Ezek pedig, amennyiben az emberiség bölcsőjét sok joggal Ázsiában keressük, valahol Indiában vagy Elő-Ázsiában lehettek. A Mózes-legenda őse Mezopotámiából származik, ahol Sardanapol király könyvtárának egyik téglatöredékén olvasható, hogy I. Sargon királyt születésekor édesanyja földszurokkal vízhatlanná tett fűzfavessző kosárban az Eufrát folyóba tette, s innen Akki, a jó víziszellem húzta ki.

A szurok használata már nagyon korán széltében elterjedt. Herodotus szerint a régi Babylónia kőfalait melegített szurokkal cementezték össze. Ugyanezt említi Mózes a Bábel-torony építkezéséről is. Babyloniában hatalmas mozaikokat és föliratos köveket találtak aszfaltból s Bagdad mellett, Kassau egykori régi asszír romok között, aszfaltpadozatot találtak. Az első leírásokat Strabo adta, aki a mezopotámiai és perzsiai előfordulásokat megemlíti. Szerinte Perzsiában régen termelik is. Diodorus szerint Mezopotámiában annyi az aszfalt, hogy nemcsak építkezéseknél használják, hanem fa helyett tüzelnek vele. Sok monda szól az indiai előfordulásáról is.

Algírban szintén már az ókorban ismerték a petróleumot, amint azt Strabo és Vitruvius említik. Egyes arab törzsek nevükben is viselik ezeket a vonatkozásokat. Az egyik Beni-Zenthis nevű törzsről maradt fönn az a monda, hogy ősük termékeny, gazdag vidék birtokosa gyanánt ült egyik napon egy kristálytiszta forrás mellett, amely földjeit táplálva, egész birtokát termékennyé tette. Egyszerre egy szegény pásztor négy juhával jött oda, hogy tikkasztó szomjúságukat enyhítsék, de a kegyetlen birtokos csak úgy akarta ezt megengedni, ha a pásztor egyik juhot neki adja. Mikor erre nem volt hajlandó, fiait hívatta elő, akik a pásztort elkergették s juhait elvéve, atyjuknak vitték, aki igen örült, hogy telhetetlen kapzsisága kielégülést nyert. Ekkor azonban észrevette, hogy a kristálytiszta forrás mindinkább zavarossá vált, kellemetlen szagot árasztott s végül állandóan fekete lett. Kétségbeesve kiáltott fiainak s rögtön látták, hogy kegyetlenségük büntetése ez, siettek a pásztor után, hogy juhait visszaadják neki. A pásztort azonban nem találták többé s a bűzös forrás termékeny földjeiket egészen elárasztva, minden tenyészetet megsemmisített, úgyhogy kénytelenek voltak birtokukat otthagyva, új hazát keresni.

A petróleum történetében fogalommá lettek a kaukázusi előfordulások, köztük elsősorban Baku, amelynek messze ismeretlen múltba vesző története szerint már a VI. században gyakorolták a tűzimádást. Az ezen a vidéken táborozó Heraclius császár 624-ben a tűzimádók templomait megsemmisíttette. A tűzimádás kultuszát azonban felújították az arabok perzsiai hódításai nyomán elmenekült perzsák, s még a mult század 70-es éveiben is állandó zarándoklóhelyek voltak a bakui szent tüzek. A XIII. század második felében Marco Polo említi Baku gazdag olajforrásait, köztük egy szökőforrást is. Fölemlíti, hogy messzeföldek népei, még Bagdad vidékéről is járnak ide világítóolajért. A középkorban a perzsa sah monopóliuma volt, aki a forrásokat bérbe adta, amint egy 1600 körüli föliratos kőből kitűnik. 1723-ban Nagy Péter elfoglalta a perzsáktól s a petróleum nagy jelentőségét fölismerve, szabályozta a kihasználást, azonban rendszabályai nem érvényesülhettek, mert a perzsák újból visszahódították a területet. 1806-ban került végleg orosz kézre s azóta fokozatosan indult meg kihasználása is. Az első petróleumfinomító-kísérletek az ötvenes években történtek, s a nagynevű Liebig német vegyész egyik asszisztense vezette a munkálatokat. Az első fúrást 1869-ben, tíz évvel az első amerikai fúrás után végezték.

Galiciából 1721-ben említenek gáznyomokat, majd 1791-96 között egymásután ismerték föl a petróleumforrásokat is. Ezzel egyszersmind a kihasználás primitív módja is megindult.

A világ leggazdagabb petróleumterületeiről, Észak-Amerikából francia hittérítők 1627-ben adtak először hírt. A kihasználás és értékelés azonban csak a XIX. század elején indult meg. 1857-ig világító- és kenőanyag gyanánt csak halzsírt használtak, ekkor azonban a megritkult bálnák mindinkább körülményessé vált vadászata nagyon megdrágította ezt az anyagot. Növényi olajok voltak ugyan, de mennyiségük és áruk szintén nem volt kielégítő. Az akkor még gyéren használt nyers petróleum erős, bűzös füsttel égett és még drága is volt. Ezért bizonyos fajta kátrány dús kőszenek lepárlási termékéből nyert olajat használták sokáig. Ennek a szénolaj-iparnak fejlődése nagy lendületet vett, amidőn 1859-ben Drake az első pennsylvániai 61.5 m mélységű fúrásban petróleumban gazdag rétegeket tárt föl, s az így nyert petróleumot »rock oil« néven hozta forgalomba a szénből nyert »coal oil«-lal szemben. Az utóbbi csakhamar a forgalomból egészen kiszorult és a kőszénolaj lepárlására berendezett üzemek lassanként áttértek a petróleum földolgozására.

A petróleum nyersanyagának értékelése csak a mult század közepétől megismert és fokozatosan fejlődött finomítással valósult meg. Ezzel egyidőben fejlődött termelési és fölkutatási módja is. Az ókori használat csak a természetes forrásokra, kiszivárgásokra szorítkozott s legföljebb néhány méteres gödröket ásva gyüjtötték össze a petróleumot, amelyet azután időnként kimerítettek. Indiában a bennszülöttek rongyokat mártogattak a petróleumos forrásokba s azokat kifacsarva, »termelték« a petróleumot. Észak-Amerikában ez a »termelési mód« még a XVIII. század végéig is divatban volt s Galiciában petróleumos vidékek patakjaiból hosszú füvek bemártogatásával ma is szedik a petróleumot. Évszázadokig ezeket az ősi petróleumgyüjtési módokat alkalmazták míg a kereslet növekedése a termelés fokozását szükségessé tette, mert ezekkel a termelési módokkal nagyobb mennyiségek nem voltak termelhetők. Ekkor indult meg a kisebb-nagyobb, többé-kevésbé bányászatilag megfelelően formált kutatógödrök, illetve aknácskák létesítése, amelyekből különböző alakú és szerkezetű merítőkkel szedték a petróleumot. Az aknák mélysége azonban mindinkább nehezítette a merítő edények fölhúzását, ami Burmában a legutóbbi időkig úgy történt, hogy a merítő edénnyel leszállt embert kötélen néha 10-11 ember húzta ki a teli edénnyel.

A petróleumtermelő-aknák létesítésének nehézségei, amelyek a mélységgel még növekedtek, a fokozódó szükséglet hatása alatt olyan eljárás keresésére vezettek, amelynek segítségével könnyebben, kevesebb kockázattal, nagyobb mennyiségben lehessen a petróleumot felszínre hozni. Az előfordulások földtani viszonyainak és a petróleum természeti sajátságainak fölismerésével ez a törekvés a fúrások alkalmazására vezetett. Artézi-kutak fúrása Kínában már ősidők óta ismert eljárás volt, amelyet több mint 2000 év előtt gyakoroltak, holott Európában a francia Artois grófságban csak 1126-ban fúrták az ottani karthauzi kolostorban az első kutat. Ezt az eljárást, kezdetben kézifúrásokkal a mult század második felében általánosan alkalmazták, s ezzel kapcsolatban lendült a petróleumtermelés azokba a soha nem képzelt magasságokba, melyekkel a széntermelés egyeduralmát megtörte.