燃料是由可燃物质、不可燃成分和水分等物质组成的混合物，是常规能源的主要组成部分，在燃烧过程中能够放出大量热量。化石燃料是由于地壳内部深处的动植物残骸，历经数千万年漫长的生物、化学和物理变化而形成的，如煤、石油、天然气、油页岩等。化石燃料中的化学能最初来源于太阳。植物通过光合作用收集、转化了太阳能，接着转存于动植物的有机体中，成为化石燃料的原料。由于形成的原因、地质条件与年代的不同，产生了不同种类的化石燃料。
煤主要是远古时代的高等植物在地壳运动中被深埋在地下或水中，其残体在缺氧条件下被厌氧细菌生化降解，纤维素、木质素、蛋白质等被分解并聚缩，形成胶体状的腐殖酸。其余具有抗腐能力的部分如树脂、角质、孢子等保留原有形态分散在腐殖酸中，逐步变成含水很多、黑褐色的泥炭。这是成煤的第一阶段——泥炭化阶段。经过漫长的地质年代，泥炭在地热和泥沙覆盖层不断增厚或地壳下沉而受压增大的作用下，泥炭层被压实、失水，其化学性质和成分发生变化。泥炭的密度和碳含量相对增加，腐殖酸、水分、氧、氢和甲烷等挥发物逐渐减少。随着泥炭的质变由浅到深，依次形成不同种类的褐煤、烟煤、无烟煤等。这是成煤的第二阶段——煤化阶段。
石油的生成过程与煤相似。它的形成物质主要是低等动、植物遗体中的脂肪、蛋白质和碳水化合物。这些有机物质的沉积物在地壳长期缓慢下降中不断增厚，或在深水中被沉积保存。同样经历了缺氧或强还原环境中的细菌分解阶段和温度、压力增加条件下的转化阶段，碳和氢的含量富集，形成一种流动或半流动的粘稠性液体。石油的生成条件要求较严格，沉积过程初期，温度和压力不够，不能生成石油。当沉积深度达到1
000～4000m，温度达到60～50℃时有机质生成大量石油。若压力和温度进一步增加，有机质被热分解，如深度超过4000m，温度超过150～200℃后几乎不能生成石油。
天然气的形成物质非常广泛。除石油有机物质可以产气外，高等植物中的木质纤维腐烂分解，无机物质如地下深处碳钙等各种矿物的分解，都可以生成天然气。天然气的生成过程比石油容易、简单，除生成石油的压力和温度范围外，在常温、常压、高温、高压下均能产生气体。同时，天然气除在强还原环境外，有氧气存在的弱还原条件下，如沼泽地带也可生成。天然气中富集了有机物质被菌化或分解后形成的分散碳氢化合物，成为可燃气体。
化石燃料的燃烧排放物是环境污染的最主要原因。
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