煤化作用是泥炭或腐泥轉變為褐煤、煙煤、無煙煤的過程,也是成煤作用的第二階段,主要涉及物理化學作用。這一過程包括成岩作用和變質作用兩個階段:
成岩作用。主要以壓力為主,使泥炭壓實、脫水和固結,從而轉變為褐煤。
變質作用。主要以溫度為主,壓力為輔的條件,使褐煤進一步轉變為煙煤、無煙煤,甚至超無煙煤。
煤是有機物,對溫度的反應比較靈敏,因此在相同的溫度和壓力作用下,煤的變化比無機質的圍岩和煤中的礦物質要深刻得多。隨著時間的推移,溫度和壓力的持續作用,煤化程度會逐漸增高。例如,溫度越高,煤化程度越高;在同樣的溫度和壓力條件下,時間越長,煤化程度也越高。
煤化作用過程中,煤的化學性質和結構會發生顯著變化,主要表現為碳含量的增加,氫、氧和揮發分的減少,以及鏡質組反射率的逐步升高,這一系列變化被稱為腐殖煤系列。值得注意的是,煤化作用不是線性均勻的演變過程,而是包含多次跳躍式變化的複雜過程。這些變化包括脂肪族、脂環族和側鏈的脫落,以及煤的瀝青化作用的開始等。