煤對于現代工業而言是非常重要的一種原材料，不僅可以作為燃料用于發電、煉鋼，還是有機化工行業的重要原料。而我國是一個煤炭大國，煤炭的儲存量和開采量都位于世界前列。我曾經有幸去過兩個超大型的露天煤礦，也去過幾個井工煤礦，在地下150多米的地方見識了厚達10米左右的煤層，而一些優秀的露天礦，煤層更是可以厚達30米。

地球主要是巖石圈構成，巖石是由硅等物質的無機化合物組成，原始地球上曾經因為二氧化碳、水、氫氣、氨氣的相互作用，形成了一些有機物，它們成為了生命的前提，當生命誕生后，生物的物質活動導致更多的有機物產生，僅僅靠無機物的活動，很難形成如今地球上龐大的且復雜的有機物量，比如地球的近鄰火星，曾經擁有海洋，大氣性質和地球有相似之處，可是火星卻很貧瘠，并沒有形成多大規模的有機物。

地球上的生物活動深遠地影響著環境，原本大氣中氧氣很少，由于植物的光合作用在20多億年前大氣中的氧氣濃度才逐漸上升，而這給了生命大爆發的條件，自那時起地球的物種種類和數量越來越多。經過數十億年的累積，動植物遺骸中的有機物不斷沉積就給了煤炭、油氣等資源形成的機會；而陸地上除了生物活動，很難形成大規模的有機物。煤層的形成主要是陸地豐富密集的植物被淹沒或者被地質活動掩埋，經過復雜的物理化學變化而形成。

而這種能源卻是遠古時期地球上的植物形成的，植物被埋藏在地下，經過地下空間中的發酵、壓力作用，發生復雜的物理化學變化，最終成為一種固態的有機巖石，因此在煤炭中常見到一些植物化石，碳、氫、氧三者總和約占有機質的95%以上。有機物的特征就是可以燃燒，煤炭被廣泛作為燃料應用。而且煤的形成時代還反映了陸地植物的變遷過程，不同的煤層可能形成于不同的時期。

根據形成年代和性質，地球歷史上的成煤時期主要有3個：(1)石炭紀和二疊紀，當時的陸地主要的植物類型為孢子植物，主要為煙煤和無煙煤；(2)侏羅紀和白堊紀，陸地植物類型逐漸進化為裸子植物，所謂的裸子植物就是果實之外沒有果肉包被，形成的煤主要是褐煤和煙煤；(3)新生代的第三紀，此時陸地環境變冷，被子植物成為主流，形成的煤主要是褐煤、泥炭，也有部分年輕煙煤。煤炭的形成過程大概如下：

起初，由于被淹沒、掩埋，植物死亡，而厭氧微生物仍然分解植物，使植物遺骸中氧、氫的比例降低碳的含量升高，植物遺骸成為較為疏松、褐色的物質；然后周圍物質的沉降作用，輸送的植物遺骸被不斷地壓縮，成為類似于膠泥的物質，煤炭中的水分也因為壓縮而逐漸減少，此時已經完成煤化成為了黑褐色、較硬；若在地質活動中再次沉降，煤炭在更高壓力、溫度作用下進一步脫水，含碳量再次增加。

得益于遠古時代我國大陸上植物的茂盛，我國的煤炭儲量豐富，各類煤種都有，而且有許多優質的煤田，煤層厚度變化也十分顯著，從只有幾公分厚矸石含量高的煤層到幾十米厚矸石含量少的優質煤層；在一片可采的煤田中，煤層通常有多層，中間層是泥土沉降形成的巖石層，采煤時也常采出煤矸石，這是煤中的雜質，含碳量低熱值也很低。對于儲量大、埋藏比較低的煤層，通常可以用露天開采的方式。

這里有一個問題挺有意思，9米乃至更厚的30米厚的煤層是如何形成的，得有多高的植物才可以形成？其實這里倒是和樹木的高低關系不是特別大，而是和積累的植物量有關。如果去過原始森林就可以知道，在樹木下會積累一層腐殖質，包括死亡的植物、枯枝落葉，這就造成了植物的不斷累積，不斷壓縮。在一些特殊的環境，植物死亡并且因為水流等作用在一些低洼、穩定的地區沉積，當時時代的植物量越豐盛，可以累積的有機層就越厚，形成的煤層就越厚。

煤炭的植物成因已經沒什么疑問，科學家們在研究煤炭地質地層形成年代的時候，一個重要的依據就是煤層中的植物化石，煤層中的植物化石主要存在于煤巖交界處，而我國煤炭很多，相關的論文就也很多。