煤炭是一种极具价值的化石燃料，在工业中已经使用了数百年。它由有机成分组成；具体而言，指埋在缺氧或无氧环境中并经过数百万年压缩的植物物质。

化石、矿物或岩石

因为煤是有机的，所以它违反了岩石、矿物和化石的正常分类标准：

• 化石是保存在岩石中的生命的任何证据。构成煤炭的工厂已经被“加压煮熟”数百万年了。因此，说它们被保存下来是不准确的。
• 矿物是无机的、自然产生的固体。虽然煤是一种自然产生的固体，但它是由有机植物材料组成的。
• 当然，岩石是由矿物组成的。

不过，如果你和地质学家谈谈，他们会告诉你，煤是一种有机沉积岩。尽管它在技术上不符合标准，但它看起来像一块岩石，摸起来像一块岩石，存在于（沉积）岩石之间。所以在这种情况下，它是一块石头。

地质学不像化学或物理那样有着稳定一致的规律。这是一门地球科学；和地球一样，地质学也充满了“规则的例外”

州议员们也在为这个话题而斗争：犹他州和西弗吉尼亚州将煤炭列为其官方州岩石，而肯塔基州在1998年将煤炭列为其州矿物。

煤：有机岩石

煤与其他任何一种岩石的不同之处在于它是由有机碳构成的：是死植物的实际遗骸，而不仅仅是矿化化石。今天，绝大多数死去的植物物质被燃烧和腐烂所消耗，其碳以气体二氧化碳的形式返回大气。换句话说，它被氧化了。然而，煤中的碳不会被氧化，而是以化学还原的形式存在，可以被氧化。

煤炭地质学家研究他们的课题的方式与其他地质学家研究其他岩石的方式相同。但是，煤炭地质学家没有谈论构成岩石的矿物（因为没有，只有少量的有机物），而是将煤的成分称为显微组分。显微组分有三组：惰质组、脂质组和镜质组。为了简化一个复杂的主题，惰质组通常来自植物组织，脂质组来自花粉和树脂，镜质组来自腐殖质或分解的植物物质。

煤形成的地方

地质学上有句老话，现在是过去的关键。今天，我们可以在缺氧的地方发现植物物质被保存下来：像爱尔兰的泥炭沼泽或像佛罗里达大沼泽地的湿地。果然，在一些煤层中发现了树叶和木材化石。因此，地质学家长期以来一直认为，煤是一种泥炭，由深埋的热量和压力产生。把泥炭变成煤的地质过程称为“煤化”

煤层比泥炭沼泽大得多，有些厚度只有几十米，它们遍布世界各地。这说明，在制造煤炭的时候，古代世界一定有巨大的、长期存在的缺氧湿地。

煤炭地质史

虽然据报道，早在元古界（可能20亿年）和上新世（200万年）的岩石中就发现了煤，但世界上绝大多数的煤都是在石炭纪时期形成的，长达6000万年（359-299 m.y.a.）当海平面很高，高大的蕨类和苏铁森林生长在巨大的热带沼泽中时。

保护森林死亡物质的关键是将其掩埋。我们可以从包围煤层的岩石中看出发生了什么：顶部有石灰岩和页岩，沉积在浅海中，下面是河流三角洲沉积的砂岩。

很明显，煤炭沼泽地被海水淹没了。这使得页岩和石灰石沉积在它们上面。页岩和石灰岩中的化石从浅水生物转变为深水物种，然后又回到浅水形态。然后，随着河流三角洲向浅海推进，砂岩出现，另一个煤层在顶部沉积。这种岩石类型的旋回称为旋回。

石炭纪的岩石序列中出现了数百个旋回。只有一个原因可以做到这一点——一系列漫长的冰河期使海平面上升和下降。果不其然，在当时的南极地区，岩石记录显示了大量的冰川证据。

这种情况从未发生过，石炭纪（以及下一个二叠纪）的煤无疑是这类煤中的佼佼者。有人认为，大约3亿年前，一些真菌物种进化出了消化木材的能力，这是煤炭大时代的结束，尽管存在较年轻的煤层。2012年，《科学》杂志的一项基因组研究为这一理论提供了更多的支持。如果木材在3亿年前就不会腐烂，那么也许缺氧条件并不总是必要的。

煤的等级

煤有三种主要类型或等级。首先，沼泽泥炭被挤压和加热，形成棕色的软煤，称为褐煤。在这个过程中，这些物质释放出碳氢化合物，这些碳氢化合物会迁移，最终变成石油。随着更多的热量和压力，褐煤释放更多的碳氢化合物，成为更高等级的烟煤。烟煤是黑色的，坚硬的，外观通常从暗淡到有光泽。更大的热量和压力产生无烟煤，这是最高等级的煤。在这个过程中，煤释放出甲烷或天然气。无烟煤是一种光亮、坚硬的黑石，几乎是纯碳，燃烧时热量大，烟雾少。

如果煤受到更多的热量和压力，当显微组分最终结晶成真正的矿物石墨时，它就会变成变质岩。这种滑溜的矿物仍然会燃烧，但它作为润滑剂、铅笔的成分和其他用途更有用。更有价值的是深埋碳的命运，在地幔中发现的条件下，碳转变成一种新的晶体形式：钻石。然而，煤很可能在进入地幔之前就已经氧化了，所以只有超人才能做到这一点。