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石炭堆積岩
無煙炭
構成物
主要構成物炭素
他構成物硫黄
水素
酸素
窒素
プロジェクト:地球科学／Portal:地球科学
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石炭（せきたん、英語: coal）とは、太古（数千万年?数億年前）の植物が完全に腐敗分解する前に地中に埋もれ、そこで地熱や地圧を長期間受けて変質（石炭化）したことにより生成した物質の総称。見方を変えれば植物化石でもある[1]。

化石燃料の一つとして火力発電や製鉄などに使われるが、燃焼時に温暖化ガスである二酸化炭素（CO2）を大量に排出する。このため地球温暖化抑制のため石炭の使用削減が求められている一方で、2021年時点で74億トンの世界需要があり（国際エネルギー機関の推計）、炭鉱の新規開発計画も多い[2]。
概要

石炭は「黒いダイヤモンド」と称されたこともある[3]。特に産業革命以後20世紀初頭まで最重要の燃料として、また化学工業や都市ガスの原料として使われてきた。しかし、第一次世界大戦前後から、艦船の燃料が石炭の2倍のエネルギーを持つ石油に切り替わり始めた。戦間期から中東での油田開発が進み、第二次世界大戦後に大量の石油が採掘されて1バレル1ドルの時代を迎えると産業分野でも石油の導入が進み（エネルギー革命）、西側先進国で採掘条件の悪い坑内掘り炭鉱は廃れた。

1970年代に二度の石油危機で石油がバレルあたり12ドルになると、産業燃料や発電燃料は再び石炭に戻ったが、日本国内で炭鉱が復活することは無かった。豪州の露天掘りなど、採掘条件の良い海外鉱山で機械化採炭された、安価な海外炭に切り替わっていたからである。海上荷動きも原油に次いで石炭と鉄鉱石が多く、30万トンの大型石炭船も就役している。

他の化石燃料である石油や天然ガス等と比べても、燃焼した際のCO2や硫黄酸化物（SOx）などの有害物質の排出量が多く、地球温暖化、大気汚染の主な原因の一つとなっている。

日本では、一般的に石炭（せきたん）と呼ばれるようになったのは、明治初年に西欧の採炭技術が入って、特にドイツ語Steinkohleを和訳したものとされる[4]。それ以前は地方によって、五平太（ごへいだ）、石炭（いしずみ）、岩木（いわき）、燃石（もえいし）、烏丹（うに）、烏朱（うし）などと様々に呼称されていた[4]。
石炭の起源現存する泥炭地 霧多布湿原

石炭は数千万年前?数億年前の植物が湖底や海底に層状に堆積し、地殻変動や造山活動等による地圧や地熱の影響により変化し、濃集して石炭化したものである[5][3]。特に石炭の成因植物となっているのは、石炭紀時代（2億4千万年前?3億年前）の湿地帯で森林を形成していた巨大なシダ類と、第三紀時代（2千5百万年前?6千万年前）の針葉樹類などと考えられている[5]。

古生代においては、菌類等の分解者がまだ出現していなかったり少数派であったりしたため、大量の植物群が分解前に埋没していた。植物の遺体が分解されずに堆積する場所として湿原や湿地帯が挙げられる。これらの場所においては、植物の死体は酸素の少ない水中に沈むことによって生物による分解が十分進まず、分解されずに残った組織が泥炭となって堆積する。泥炭は植物が石炭になる入り口とされている。他の成因として大規模な洪水で大量の樹木が湖底等の低地に流れ込んで土砂に埋まることも考えられる。地中に埋まった植物は年代を経るに従って 泥炭→褐炭→歴青炭→無煙炭 に変わってゆく。この変化を石炭化と呼ぶ[6]。
石炭化

石炭化は多様な化学反応を伴った変化である。セルロースやリグニンを構成する元素は炭素、酸素、水素であるが、石炭化が進むに従って酸素や水素が減って炭素濃度が上がってゆき、外観は褐色から黒色に変わり、固くなってゆく。炭素の含有量は泥炭の70%以下から順次上昇して無煙炭の炭素濃度は90%以上に達する。化学的には植物生体由来の脂肪族炭化水素が脱水反応により泥炭・褐炭になり、次に脱炭酸反応により瀝青炭となり、最後に脱メタン反応により芳香族炭化水素主体の無煙炭に変わってゆく。植物が石炭化する速度は地中での圧力や温度の影響を受ける。日本は環太平洋造山帯に位置し地殻変動が盛んなため、諸外国の産地よりも高温・高圧にさらされて石炭化の進行が早いとする説もある[7]。
石炭が産出する地層と歴史

石炭は元となった植物が繁茂していた時代に相当する地層から産出される。古生代の地層は石炭が産出する地層としては最も古く、産出は無煙炭が主体。古生代に繁茂していた植物は現在のシダ類やトクサ類の祖先に相当するが、当時の代表的な植物であるリンボクは高さ30メートルになる大木で、大森林を形成していたと考えられている。

石炭紀（2億8千万年前頃）: ヨーロッパ、北米大陸

ペルム紀（2億2千万年前頃）: 中国、インド亜大陸、オーストラリア大陸、アフリカ大陸

中生代はソテツやイチョウなどの裸子植物が優勢となった。この時代の地層から産出する石炭は海外ではほとんど瀝青炭だが、日本で産出するのは無煙炭が主体である。

三畳紀（1億9千万年前頃）: ヨーロッパ中部、北米大陸、中国南部、インドシナ