（一）煤
煤是由古代植物遗体堆积在湖盆、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可燃性沉积岩。煤的化学成分主要为碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。在显微镜下可发现煤中有植物细胞组织和孢子、花粉等，在煤层中还可发现有植物化石，所有这些足以证明煤是由植物遗体堆积而成。
在地质时代，曾经有过气候潮湿、植物茂盛的时代。如石炭纪、二叠纪、侏罗纪时，大量繁生的植物在封闭的湖沼或海湾等地堆积下来，并迅速被泥砂覆盖，植物变成了煤，泥砂变成了砂、页岩。由于有节奏的地壳运动和反复堆积，在同一地区往往具有很多煤层，而每层煤都是被砂页岩分开的。煤层的上下岩层分别称为顶板和底板。顶板和底板之间的垂直距离代表煤层的厚度，可由几十厘米到数十米，甚至百米以上。夹有煤层的一套连续沉积的沉积岩层，通称为煤系，或含煤建造，如门头沟煤系。煤系主要为碎屑沉积物组成，如砂岩、粉砂岩、页岩、砾岩等，其中夹有若干煤层。煤系中有丰富的植物化石。在含煤地层分布的地区，其中可采煤层占有较大的面积，称为煤田，如山西大同煤田，河北开滦煤田等。
由植物转变为煤的过程（统称成煤作用），可分三个阶段：
1.菌解阶段，即泥炭化阶段 当植物堆积在水下被泥砂覆盖时便逐渐与氧气隔绝，由嫌气细菌参与作用，促使有机质腐烂分解，使植物遗体中氢、氧成分逐渐减少，而碳的成分逐渐增加，生成泥炭。植物被细菌分解腐烂的作用，叫菌解作用。这一阶段也可以说是生物化学作用阶段，其式如下：
泥炭质地疏松，颜色和条痕皆为褐色，无光泽，比重小（0.70—1.06），可看出有机物质的残体。用火柴可以引燃，烟浓灰多。
2.煤化阶段，即褐煤阶段 泥炭被沉积物覆盖形成顶板后，便处于完全封闭的环境，细菌作用逐渐停止。泥炭被压缩、脱水和胶结，碳的含量进一步增加，过渡成为褐煤。以上这种作用称煤化作用。
褐煤是泥炭进一步变化也就是成岩作用的产物，颜色和条痕皆为褐色或近于黑色，光泽暗淡，比重0.8—1.3，基本上不见有机物的残体，质地较泥炭致密。用火柴可以引燃，有烟。
3.变质阶段,即烟煤及无烟煤阶段 褐煤是在低温和低压下形成的。如果褐煤埋藏在地下较深位置时，就会受到高温高压的作用，致使褐煤在化学成分上发生变化，主要是水分和挥发成分减少和碳的含量相对增加；在物理性质上也发生改变，主要是密度比重、光泽和硬度等增加，而成为烟煤。这种作用就是煤的变质作用。
烟煤的颜色和条痕皆为黑色，有光泽，致密状，比重1.15—1.5，用蜡烛可以引燃，火焰明亮，有烟。
无烟煤是烟媒进一步变质而成。质地坚硬，颜色、条痕为黑色，有光泽，贝壳状断口，比重1.4—1.7。蜡烛不能引燃，燃之无烟。
如果进一步变质，无烟煤可以变为性质完全不同的石墨和天然焦。
在植物变煤的过程中，碳的成分逐渐增加，而氮、氢、氧的成分则逐渐减少，如表4-4。
表4-4 从植物到煤化学元素的含量（％）
煤在世界矿产资源中，不论按开采重量或按产值计算，都居重要地位。煤的用途非常广泛，称为“工业的粮食”，是冶金、化工、交通运输和电气工业等部门的重要原料和动力资源。另外，从煤炭中还能提取稀有元素，如锗、镓等。
我国是储煤量极丰富的国家之一，已探明储量达六千多亿吨。近年来，在过去缺煤的南方各省以至西藏高原上都陆续找到了许多新煤田。从地史看，我国主要的成煤期有：
（1）晚石炭世—早二叠世：这是我国主要的成煤期。多分布在北方，煤质优良，煤层较厚。例如，辽宁本溪，吉林通化，山西太原、大同、阳泉，河北开栾、井陉、峰峰，河南鹤壁、焦作、平顶山，山东淄博、枣庄，安徽淮南，江苏贾汪，陕西渭北，云南宜良等煤田。
（2）晚二叠世：是南方各省重要的成煤期。例如，湖北黄石，浙江长兴，福建永安，贵州北部，四川中梁山等煤田。
（3）侏罗纪：这一时期的煤系，分布很广泛。如黑龙江鹤岗、双鸭山、鸡西，吉林蛟河，辽宁阜新、北票，山西大同，北京京西，内蒙古大青山，甘肃窑街、阿干镇，青海柴达木，新疆天山南北两侧，江西萍乡，湖南资兴等煤田。
（4）第三纪：早第三纪煤田主要分布于辽宁抚顺，黑龙江大兴安岭北部等，晚第三纪煤田主要分布在南方。