2.2 煤的形成
煤是古代植物遗体堆积在湖泊、海湾、浅海等地方，经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的一种具有可燃性能的沉积岩。煤的化学成分主要为碳、氢、氧、氮、硫等元素。
由植物变为煤的过程如图2-1所示，可以分为三个阶段。
图2-1 植物变煤的过程示意图
（1）菌解阶段（泥炭化阶段）
在古生代泥盆纪（距今约4亿年）以前，地球上只生长菌藻类低等植物，菌藻类植物死亡以后，在缺氧的环境中经厌氧菌的作用逐渐变成富含沥青质和胶冻状物质，并与泥沙混合成为腐泥。地壳运动过程中，腐泥受其上部泥沙堆积层的压力和地下温度增高的作用，碳含量和氢含量不断增加，氧含量减少，形成不同变质阶段的腐泥煤。
到了古生代石炭纪（约3亿年前）以后，陆地面积增大，干旱气候带扩大，菌藻类植物减少，高等植物发育繁茂。高等植物是由纤维素［（C6H10O5）n］、半纤维素、木质素（C50H49O11）、蛋白质和脂肪等组成的。高等植物死亡后，残骸堆积在泥炭沼泽带，被积水淹没，各种厌氧菌不断地分解破坏植物残骸，其中的有机质逐渐分解，产生硫化氢、二氧化碳和甲烷等气态产物，植物残骸中氧含量越来越少，碳含量逐渐增加，变成泥炭类物质。泥炭经受进一步的地质作用而转变成腐殖煤。
泥炭质地疏松、褐色、无光泽、密度小，可看出有机质的残体，用火种可以引燃，烟浓灰多。
（2）煤化作用阶段（褐煤阶段）
随着地壳下沉，泥炭层的表面被黏土、泥沙等覆盖，逐渐形成上覆岩层。当泥炭层被其他沉积物覆盖时，泥炭化作用阶段结束。在上覆岩层的压力下，原来疏松多水的泥炭受到压实、脱水、胶结、增碳、聚合等作用，孔隙度减小而变得致密，细菌的生物化学作用消失，碳含量进一步增加，氧和腐殖酸含量逐渐降低，从而变成水分较少、密度较大的褐煤。由泥炭变成褐煤的过程称为成岩作用。褐煤层一般离地表不深，厚度较大，适于露天开采。
褐煤颜色为褐色或近于黑色，光泽暗淡，基本上不见有机物残体，质地较泥炭致密，用火种可以引燃，有烟。
（3）变质阶段（烟煤及无烟煤阶段）
随着地壳的继续下沉及上覆岩层不断加厚，褐煤在地壳深部受到高温、高压作用，进入了变质阶段，褐煤中的有机物分子进一步积聚，含氧量进一步降低，碳含量继续增高，外观色泽和硬度也发生了较大变化，褐煤变成烟煤。烟煤由于燃烧时有烟而得名。由于已无游离的腐殖酸，全部转化为腐黑物，所以颜色一般呈黑色。由于更强烈的地壳运动或岩浆活动，煤层受到更高温度和压力的影响，烟煤还可以进一步变成无烟煤，甚至变成半石墨和石墨。
烟煤颜色为黑色，有光泽，致密状，用蜡烛可以引燃，火焰明亮，有烟。无烟煤颜色为黑色，质地坚硬，有光泽，用蜡烛不能引燃，燃烧无烟。