ถ่านหิน

          โดยธรรมชาติและกระบวนการเกิดแล้ว ถ่านหินจัดได้ว่าเป็นหินตะกอนและหินแปรชนิดหนึ่ง ซึ่งเกิดจากพืชที่อาศัยและเจริญเติบโตอยู่ในที่ลุ่มชื้นแฉะในอดีตกาล ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม เราจะพบว่า ถ่านหินมักเกิดร่วมกับหินทรายและหินดินดาน ทั้งนี้ เพราะเมื่อซากพืชโบราณเหล่านี้ล้มตายลง ก็จะถูกฝังหรือกดทับโดยตะกอนอื่น ๆ ซึ่งโดยปกติก็จะได้แก่ ทรายและโคลนดังกล่าว และเปลี่ยนสภาพไปเป็นถ่านหินในที่สุด (รูปที่ 2) การสะสมตัวของถ่านหินจะเริ่มจากอินทรีย์วัตถุ ซึ่งประกอบด้วยคาร์บอน ออกซิเจน และไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ น้ำหนักซึ่งเกิดจากการกดทับของตัวถ่านหินเอง หรือตะกอนอื่น ๆ ก็ตาม จะทำให้อุณหภูมิและความดันเพิ่มขึ้น ไฮโดรเจนและออกซิเจนก็จะเริ่มลดน้อยลง และหนีหายออกไป คุณภาพของถ่านหินจะขึ้นอยู่กับเปอร์เซนต์ของคาร์บอนที่มีอยู่ ถ่านหินที่มีเปอร์เซนต์ของคาร์บอนต่ำที่สุด คือประมาณ 60% ให้ค่าความร้อนประมาณ 3,000 กิโลแคลอรี่ต่อกิโลกรัม และมีคุณภาพต่ำที่สุด ได้แก่ ลิกไนท์ (Lignite) ในขณะที่ซับบิทูมินัส (Sub-bituminous) มีคาร์บอนประมาณ 75% บิทูมินัส (Bituminous or Soft Coal) มีเปอร์เซนต์ของคาร์บอนประมาณ 85% และแอนทราไซท์ (Anthracite) มีเปอร์เซนต์คาร์บอนสูงถึง 90-95% ให้ค่าความร้อนประมาณ 7,000 กิโลแคลอรีต่อกิโลกรัม และมีคุณภาพสูงที่สุด

รูปที่ 2 กระบวนการเกิดถ่านหิน
        นอกเหนือจากคาร์บอน ออกซิเจน และไฮโดรเจนแล้ว ถ่านหินยังประกอบด้วยธาตุอื่น ๆ อีกหลายตัว ในอัตราส่วนที่มากน้อยแตกต่างกัน ธาตุที่สำคัญได้แก่ ซัลเฟอร์ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดสภาพมลภาวะที่ค่อนข้างร้ายแรงต่อบรรยากาศและน้ำ ซัลเฟอร์สามารถที่จะปะปนเข้าไปในบรรยากาศ ในรูปของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (รูปที่ 3) ซึ่งอาจจะมีอันตรายต่อมวลชีวิต ถ้าอยู่ในปริมาณที่สูงพอ ทางน้ำที่ไหลผ่านเหมืองที่ทำการขุดเจาะถ่านหิน อาจจะเกิดสภาพของมลภาวะได้จากซัลเฟอร์ที่อยู่ในรูปของกรดซัลฟูริค นอกจากนี้ ถ่านหินยังมีปัญหาเรื่องปริมาณของมีเธน (Methane) และคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาเมื่อเผาไหม้ และเป็นปัญหาต่อสภาพแวดล้อมได้

รูปที่ 3 เปรียบเทียบปริมาณซัลเฟอร์ไดออกไซด์ มีเธน และคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากเชื้อเพลิง ซากดึกดำบรรพ์
        ความรู้ทางธรณีวิทยาเกี่ยวกับต้นกำเนิดและแหล่งกำเนิดของถ่านหิน จะช่วยให้การสำรวจและค้นหาแหล่งถ่านหินเป็นไปได้โดยง่ายขึ้น โดยปกติถ่านหินจะเกิดในบริเวณหินตะกอนที่วางตัวอยู่ในลักษณะของบริเวณที่ค่อนข้างเรียบ สำหรับในประเทศไทย ส่วนใหญ่จะพบในแอ่งตะกอนเทอร์เชียรี่ โดยพบร่วมกับหินชั้นยุคเทอร์เชียรี่