石炭紀的故事始於泥盆紀末大滅絕結束之後。石炭紀是古生代的第五紀，開始於距今約3.55億年至2.95億年，延續了6500萬年，因該時期形成的地層中含有的煤炭儲量約佔現今世界總儲量的50%以上而得名。石炭紀時期大規模的海退事件使陸緣海底暴露出來，陸地面積不斷擴張，淡水江河在新增的陸地上縱橫切割，沉積淤塞，形成大片富饒肥沃的沼澤和溼地；同時溫暖溼潤的氣候環境下，種類多樣的石松類和蕨類植物茂密的生長，十幾米甚至幾十米高的蕨類巨木匯聚成參天密林，綿延不絕，給煤炭的形成創造了有利條件，所以石炭紀稱為“成煤紀元”。
石炭紀早晚期地球板塊分佈圖
石炭紀時期地殼運動非常活躍，地殼上分佈最廣的晚古生代海西山系的雛型，基本上在石炭紀形成，即阿巴拉契亞山脈，同時早期蘇臺德造山運動也使得北美、西歐萊茵和歐亞的烏拉爾山脈隆起，全球很多地方形成山系和陸地，地形高差起伏，使地球上產生明顯的氣候分異。北方的歐美大陸和西伯利亞以及華北地塊為溫暖潮溼的聚煤區，岡瓦納大陸卻為寒冷大陸冰川沉積環境，並持續了約5000萬年。
石炭紀溫暖溼潤的氣候使植物茂盛生長，形成一望無際的森林
石炭紀開始時，陸地植物已經從海濱地帶向大陸內部挺進，並得到空前發展。先是節蕨類、石松類等相對原始的植物類群，後是真蕨類、種子蕨類植物，受益於石炭紀溫暖溼潤的氣候，植物得以迅速演化，例如石松類中的鱗木（因樹皮像魚鱗而得名）能長到 20～40米高，成為地球上第一批真正的大樹，而在挺拔的石松類下層則是數量龐大的各蕨類植物，緊簇擁擠的他們佔據了森林的下層空間，最下層則是多種低矮的蕨類和裸子植物，把地表蓋得嚴嚴實實。可以說，現今地球上之所以蘊藏有如此豐富的煤炭資源，與石炭紀繁盛的植物分佈密切相關。科學家估算，類似中國山西某些厚度超過120米的煤層，需要至少2440米厚的植物遺骸堆積。
植物死後被埋入湖沼成為泥炭，後來又沉入地層經受高溫高壓，被壓縮成黝黑堅硬的煤炭
那麼石炭紀的植物是如何形成煤炭的呢？
第一石炭紀植物種類繁多，生長迅速，即便有部分腐爛，但仍然有很多植物倒伏後避免了風化作用和細菌、微生物的破壞；
第二石炭紀的生物還沒有演化出能夠消化木質素的酶系統，無論巨蟲、脊椎動物還是細菌和真菌，都無法快速分解堅固的韌皮組織。
第三石炭紀森林很多分佈在江河湖盆的沼澤地帶，倒伏後沉入稀泥這種封閉還原的環境中，經過複雜的各種壓實、生物以及物理化學等地質作用緩慢演變成泥炭，再在地層中形成褐煤，20米厚的褐煤再經過漫長歲月高壓壓實後才能形成1米厚的煤炭—煙煤。
華北地區保有煤炭儲量佔全國49.25%
第四石炭紀活躍的地殼活動，海陸頻繁交替，森林便在數次海水入侵退卻中繁盛。中國華北地區就成生長著廣袤的石炭紀森林，山西煤層分佈就是最好的證據。
直到數億年後人類開始大規模發掘煤炭作為能源，其中深埋在地下的一部分煤炭才重見天日，燃燒後再一次匯入自然界的碳循環。
閱讀更多 維達說 的文章
