地球演化史之成煤时代的石炭纪，参天密林形成全球巨量煤炭的纪元

石炭纪的故事始于泥盆纪末大灭绝结束之后。石炭纪是古生代的第五纪，开始于距今约3.55亿年至2.95亿年，延续了6500万年，因该时期形成的地层中含有的煤炭储量约占现今世界总储量的50%以上而得名。石炭纪时期大规模的海退事件使陆缘海底暴露出来，陆地面积不断扩张，淡水江河在新增的陆地上纵横切割，沉积淤塞，形成大片富饶肥沃的沼泽和湿地；同时温暖湿润的气候环境下，种类多样的石松类和蕨类植物茂密的生长，十几米甚至几十米高的蕨类巨木汇聚成参天密林，绵延不绝，给煤炭的形成创造了有利条件，所以石炭纪称为“成煤纪元”。

石炭纪早晚期地球板块分布图

石炭纪时期地壳运动非常活跃，地壳上分布最广的晚古生代海西山系的雏型，基本上在石炭纪形成，即阿巴拉契亚山脉，同时早期苏台德造山运动也使得北美、西欧莱茵和欧亚的乌拉尔山脉隆起，全球很多地方形成山系和陆地，地形高差起伏，使地球上产生明显的气候分异。北方的欧美大陆和西伯利亚以及华北地块为温暖潮湿的聚煤区，冈瓦纳大陆却为寒冷大陆冰川沉积环境，并持续了约5000万年。

石炭纪温暖湿润的气候使植物茂盛生长，形成一望无际的森林

石炭纪开始时，陆地植物已经从海滨地带向大陆内部挺进，并得到空前发展。先是节蕨类、石松类等相对原始的植物类群，后是真蕨类、种子蕨类植物，受益于石炭纪温暖湿润的气候，植物得以迅速演化，例如石松类中的鳞木（因树皮像鱼鳞而得名）能长到 20～40米高，成为地球上第一批真正的大树，而在挺拔的石松类下层则是数量庞大的各蕨类植物，紧簇拥挤的他们占据了森林的下层空间，最下层则是多种低矮的蕨类和裸子植物，把地表盖得严严实实。可以说，现今地球上之所以蕴藏有如此丰富的煤炭资源，与石炭纪繁盛的植物分布密切相关。科学家估算，类似中国山西某些厚度超过120米的煤层，需要至少2440米厚的植物遗骸堆积。

植物死后被埋入湖沼成为泥炭，后来又沉入地层经受高温高压，被压缩成黝黑坚硬的煤炭

那么石炭纪的植物是如何形成煤炭的呢？

第一、石炭纪植物种类繁多，生长迅速，即便有部分腐烂，但仍然有很多植物倒伏后避免了风化作用和细菌、微生物的破坏；

第二、石炭纪的生物还没有演化出能够消化木质素的酶系统，无论巨虫、脊椎动物还是细菌和真菌，都无法快速分解坚固的韧皮组织。

第三、石炭纪森林很多分布在江河湖盆的沼泽地带，倒伏后沉入稀泥这种封闭还原的环境中，经过复杂的各种压实、生物以及物理化学等地质作用缓慢演变成泥炭，再在地层中形成褐煤，20米厚的褐煤再经过漫长岁月高压压实后才能形成1米厚的煤炭—烟煤。

华北地区保有煤炭储量占全国49.25%

第四、石炭纪活跃的地壳活动，海陆频繁交替，森林便在数次海水入侵退却中繁盛。中国华北地区就成生长着广袤的石炭纪森林，山西煤层分布就是最好的证据。

直到数亿年后人类开始大规模发掘煤炭作为能源，其中深埋在地下的一部分煤炭才重见天日，燃烧后再一次汇入自然界的碳循环。