煤炭是一種非常有價(jià)值的化石燃料，在工業(yè)中已經(jīng)使用了數(shù)百年。它由有機(jī)成分組成；具體來(lái)說(shuō)，就是被埋在缺氧或非氧化環(huán)境中并經(jīng)過(guò)數(shù)百萬(wàn)年壓縮的植物。 

        化石，礦物或巖石

        由于煤是有機(jī)物，因此違反了巖石，礦物和化石的正常分類標(biāo)準(zhǔn)： 

        化石是任何保存在巖石中的生命的證據(jù)。組成煤炭的工廠殘骸已經(jīng)“壓力煮熟”了數(shù)百萬(wàn)年。因此，說(shuō)它們已被保存并不準(zhǔn)確。 

        礦物質(zhì)是天然存在的無(wú)機(jī)固體。煤是天然存在的固體，但它是由有機(jī)植物材料組成的。

        巖石當(dāng)然是由礦物組成的。 

        與地質(zhì)學(xué)家交談，他們會(huì)告訴您煤是有機(jī)沉積巖。即使在技術(shù)上不符合標(biāo)準(zhǔn)，它看起來(lái)也像一塊巖石，感覺(jué)就像一塊巖石，并且存在于（沉積）巖石之間。因此，在這種情況下，它是一塊石頭。 

        地質(zhì)學(xué)不像化學(xué)或物理學(xué)那樣具有堅(jiān)定而一致的規(guī)則。這是一門(mén)地球科學(xué)；就像地球一樣，地質(zhì)充滿了“規(guī)則的例外”。 

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        州立法者也在這個(gè)問(wèn)題上作斗爭(zhēng)：猶他州和西弗吉尼亞州將煤炭列為其  官方州級(jí)巖石，  而肯塔基州在1998年將其命名為州級(jí)礦物。 

        煤炭：有機(jī)巖石

        煤炭與其他各種巖石的不同之處在于，它是由有機(jī)碳制成的：死植物的實(shí)際殘留物，而不僅僅是礦物化石。如今，絕大多數(shù)死去的植物物質(zhì)被火和腐爛所消耗，其碳以氣體二氧化碳的形式返回大氣。換句話說(shuō)，它被氧化了。但是，煤中的碳可以防止氧化，并以化學(xué)還原的形式保留，可用于氧化。

        煤炭地質(zhì)學(xué)家與其他地質(zhì)學(xué)家研究其他巖石的方式一樣，研究其主題。但是，與談?wù)摻M成巖石的礦物（因?yàn)闆](méi)有礦物，只有少量有機(jī)物）有關(guān)，煤炭地質(zhì)學(xué)家將煤炭的成分稱為  黃石。有三組黃斑：惰質(zhì)，脂質(zhì)和鏡質(zhì)。為了簡(jiǎn)化一個(gè)復(fù)雜的主題，惰質(zhì)通常來(lái)源于植物組織，脂蛋白來(lái)源于花粉和樹(shù)脂，而鏡質(zhì)則來(lái)源于腐殖質(zhì)或分解的植物。

        煤形成的地方

        地質(zhì)學(xué)上有句老話：現(xiàn)在是過(guò)去的關(guān)鍵。今天，我們可以找到缺氧地方保存的植物物質(zhì)：像愛(ài)爾蘭那樣的泥炭沼澤或像佛羅里達(dá)大沼澤地這樣的濕地。可以肯定的是，在某些煤層中發(fā)現(xiàn)了化石葉子和木材。因此，地質(zhì)學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)一直認(rèn)為煤炭是深埋的熱量和壓力所產(chǎn)生的泥炭形式。將泥炭轉(zhuǎn)變?yōu)槊禾康牡刭|(zhì)過(guò)程稱為“煤化”。

        煤層比泥煤沼澤大得多，厚達(dá)幾十米，遍布世界各地。這就是說(shuō)，在煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，古代世界一定有大量且長(zhǎng)期存在的缺氧濕地。 

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        煤炭地質(zhì)史

        據(jù)報(bào)道，煤的巖石年齡為元古代（可能有20億年），而年輕的則是上新世（200萬(wàn)年），但世界上絕大部分的煤都是在石炭紀(jì)（6000萬(wàn)年）沉積的。當(dāng)海平面高，巨大的蕨類和蘇鐵科的森林在巨大的熱帶沼澤中生長(zhǎng)時(shí)，可伸展（359-299瑪雅）。

        保護(hù)森林死者的關(guān)鍵是將其埋葬。我們可以分辨出包圍煤層的巖石發(fā)生了什么：頂部是石灰?guī)r和頁(yè)巖，埋在淺海中，下面是砂巖，由河三角洲覆蓋。

        顯然，煤的沼澤被海里的前進(jìn)淹沒(méi)了。這使頁(yè)巖和石灰石沉積在它們之上。頁(yè)巖和石灰?guī)r中的化石從淺水生物變成深水物種，然后又回到淺層形態(tài)。然后，隨著三角洲河流進(jìn)入淺海，出現(xiàn)了砂巖，而另一個(gè)煤層則沉積在頂部。這種巖石類型的循環(huán)稱為旋回。

        石炭紀(jì)的巖層中有數(shù)百個(gè)回旋。只有一個(gè)原因可以做到這一點(diǎn)-一系列漫長(zhǎng)的冰河時(shí)代使海平面升高和降低。可以肯定的是，在那個(gè)時(shí)期位于南極的地區(qū)，巖石記錄顯示出大量的冰川證據(jù)。

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        那種情況從未發(fā)生過(guò)，石炭紀(jì)（及其后的二疊紀(jì)）的煤是同類中無(wú)可爭(zhēng)議的擁護(hù)者。有人爭(zhēng)論說(shuō)，大約3億年前，一些真菌物種發(fā)展了消化木材的能力，這就是煤炭偉大時(shí)代的終結(jié)，盡管確實(shí)存在著年輕的煤層。《科學(xué)》雜志中的基因組研究在2012年為該理論提供了更多支持。如果木材在3億年前就可以抵抗腐爛，那么缺氧條件可能不一定總是必要的。

        煤炭等級(jí)

        煤炭分為三種主要類型或等級(jí)。先，將沼澤泥炭擠壓并加熱，形成棕色的軟煤，稱為褐煤。在此過(guò)程中，材料釋放出碳?xì)浠衔铮@些碳?xì)浠衔飼?huì)遷移出去并終變成石油。隨著熱量和壓力的增加，褐煤釋放出更多的碳?xì)浠衔铮蔀楦叩燃?jí)的煙煤。煙煤是黑色的，堅(jiān)硬的，通常外觀暗淡無(wú)光。更高的熱量和壓力會(huì)產(chǎn)生無(wú)煙煤，這是煤炭的高品位。在此過(guò)程中，煤釋放出甲烷或天然氣。無(wú)煙煤是一種發(fā)亮，堅(jiān)硬的黑色石頭，幾乎是純碳，燃燒時(shí)發(fā)熱量高，煙霧很少。 

        如果煤承受更多的熱量和壓力，隨著黃石終結(jié)晶成真正的礦物石墨，它將變成變質(zhì)巖。這種滑滑的礦物質(zhì)仍會(huì)燃燒，但它更有效地用作潤(rùn)滑劑，鉛筆的成分和其他作用。深度埋藏的碳的命運(yùn)更加有價(jià)值，碳在地幔中發(fā)現(xiàn)的條件下會(huì)轉(zhuǎn)變成一種新的晶體形式：鉆石。但是，煤很可能在進(jìn)入地幔之前就被氧化，因此只有超人才能執(zhí)行該操作。