В процессе геологического времени химическая формула угля изменялась в результате метаморфизма — превращения одного вида угля в другой. 15

С возрастанием степени метаморфизма в угле постепенно увеличивается содержание углерода и уменьшается количество кислорода, водорода и различных летучих веществ. 15

Некоторые этапы метаморфизма и соответствующие им изменения состава угля:

• От бурого к жирному углю. 2 Порода уплотняется, продолжают выделяться летучие вещества. 2 Концентрация углерода возрастает, а кислорода и водорода — падает. 2
• От жирного к полуантрацитам. 2 В центре молекул образуются ароматические циклические соединения. 2 Концентрация углерода увеличивается медленнее. 2
• От полуантрацитов к антрацитам. 2 Состав ископаемого стабилизируется, концентрация углерода превышает 90%. 2 Материал обретает насыщенный чёрный цвет и блеск. 2
• Графитизация. 2 В угле увеличивается число кристаллических связей. 2 Он практически полностью состоит из углерода. 2

На образование угля в толще земли влияют три основных фактора: температура, давление и время. 23