從植物遺體的堆積到形成煤層的轉(zhuǎn)化過程稱為成煤作用。這是一個(gè)漫長而復(fù)雜的變化過程，通常分為兩個(gè)階段。
（1）泥炭化和腐泥化作用階段 高等植物的遺體暴露在空氣中，或堆積在沼澤淺部的多氧條件下，由于大氣、氧和喜氧細(xì)菌的作用，會遭受一定的氧化和分解。但隨著植物遺體的不斷堆積和埋藏深度的增加，則逐漸與空氣隔絕，氧化環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)檫�原環(huán)境。在厭氧細(xì)菌的作用下，使氧化分解產(chǎn)物之間及分解產(chǎn)物與植物殘?bào)w之間發(fā)生復(fù)雜的生物化學(xué)變化，形成多水和富含腐植酸的腐植質(zhì)，這就是泥炭。從植物堆積到形成泥炭的作用，叫泥炭化作用。低等植物藻類和浮游生物死亡后沉到水底，在與空氣隔絕的還原環(huán)境中，在厭氧細(xì)菌的作用下，富含脂肪和蛋白質(zhì)的生物遺體分解，最后轉(zhuǎn)變?yōu)楹芏嗟男鯛钅z體物質(zhì)——腐植膠。腐植膠再經(jīng)脫水、壓實(shí)即形成富含瀝青質(zhì)的腐泥。從低等植物及其他生物遺體沉積到形成腐泥的作用，稱為腐泥化作用。
（2）煤化作用階段 在泥炭和腐泥形成后，隨著地殼不斷下降，在溫度升高、壓力增大的影響下，逐漸轉(zhuǎn)入成煤的第二個(gè)階段，它包括成巖作用和變質(zhì)作用兩個(gè)亞階段。
成巖作用階段 當(dāng)泥炭或腐泥被泥砂等沉積物覆蓋后，在上覆沉積物的靜壓力作用下，泥炭、腐泥逐漸失水、壓實(shí)、固結(jié)，揮發(fā)分相對減少，含炭量相對增高，泥炭和腐泥分別逐漸轉(zhuǎn)變成褐煤和腐泥褐煤。這一作用過程，稱為煤的成巖階段。
變質(zhì)作用階段 當(dāng)褐煤層沉降到更深處時(shí)，受到繼續(xù)升高的溫度和不斷增大的壓力的作用，褐煤的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，如顏色加深、光澤增強(qiáng)、揮發(fā)分減少、含炭量增高等，結(jié)果褐煤就逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊熋骸o煙煤。這一變化過程就是煤的變質(zhì)作用階段。
煤炭的形成具有一定的時(shí)限性，并不是地質(zhì)歷史的任何時(shí)期都有煤炭形成。地球上的煤田雖然分布普遍、儲量豐富，但絕大部分只形成于幾個(gè)地質(zhì)年代中，其中古生代的石炭紀(jì)、二疊紀(jì)，中生代的侏羅紀(jì)，以及新生代的第三紀(jì)，是地史上最主要的聚煤期。
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