화석연료자원

석탄의 성인 고생대 석탄기와 페름기 초와 같이 따뜻하고 습윤한 때에는 고사리류(pteridophyta)의 식물이 번성하여 큰 삼림을 이루었다. 그 때의 식물은 대체로 습지나 얕은 물밑에 뿌리를 박는 종류였으므로 죽어 넘어지면 물 속에 쌓여서 오랜 시간이 경과하는 동안에 대단히 두꺼운 층을 만들게 되었다. 마른 땅 위에서 죽은 식물은 곧 썩어 없어지나, 물 속에서는 산소의 부족으로 썩지 않고 거의 그대로 보존된다. 이 두꺼운 식물의 층은 토탄을 이루었다가, 지각의 침강으로 지층이 그 위에 두껍게 쌓여 위에서 가해지는 큰 압력과 지구 내부의 열인 지열을 받는 동안에 식물의 구성 성분인 수소·질소·산소의 대부분은 달아나 버리고 탄소로 치환되는 작용, 즉 탄화 작용을 받아 석탄이 생성된다. 식물이 변해서 석탄이 되는데는 박테리아의 작용과 부분적인 산화 작용에 의해서 진행되며, 최초의 탄화 물질은 토탄(peat)이다. 토탄은 그 위에 퇴적물이 쌓이면서 압력을 받아 수분과 휘발 성분이 제거되고, 고정 탄소의 함량이 증가되면서 갈탄→ 역청탄→ 무연탄으로 변화된다. 석탄은 처음에는 거의 수평한 탄층으로서 형성된다. 죽은 식물이 퇴적하고 토사의 피복이 반복되면 탄층과 암석층이 샌드위치처럼 교대로 겹치게 된다. 세계적으로 유명한 독일의 루르(Ruhr) 탄전에서는 석탄기에 속하는 두께 약 4,000m의 지층에 약 100장, 총 두께 80m의 얇은 탄층이 협재되어 있다. 또한 조건이 잘 맞을 경우 1개 층으로 두께 수십 m에 달하는 탄층도 있으며 이와 같은 경우 노천 채굴도 가능하다.