Las tres formas principales de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) se formaron durante el Período Carbonífero, que recibe su nombre del carbono, un elemento común que se encuentra en todos los combustibles fósiles. Se formaron a partir de restos orgánicos de plantas y animales que se convirtieron en carbón, petróleo o gas natural por exposición al calor y la presión de la corteza terrestre durante millones de años. La raíz orgánica de los combustibles fósiles explica la presencia de carbono, pero otros elementos, como el hidrógeno, el azufre, el nitrógeno y el oxígeno también son componentes de los combustibles fósiles.
Carbón
Según el Penn State College of Earth and Mineral Sciences, el carbón está compuesto de carbono, hidrógeno, nitrógeno, azufre y oxígeno. Hay tres tipos de carbón, cada uno de los cuales tiene su propia composición química. La antracita tiene la mayor cantidad de carbono, mientras que el lignito es el más bajo en carbono, pero el más alto en hidrógeno y oxígeno. El contenido de carbón bituminoso se encuentra entre la antracita y el lignito. El carbón también tiene algún contenido mineral, que comúnmente es cuarzo, pirita, minerales arcillosos y calcita. Elementos como el hierro y el zinc que permanecen en la turba, o las capas de plantas descompuestas, que eventualmente se convierten en carbón, podrían combinarse para crear estos minerales.
Gas natural
Como el carbón, el gas natural se compone de carbono, hidrógeno, nitrógeno, azufre y oxígeno. No tiene un contenido mineral como el carbón, y en lugar de una sustancia negra dura, el gas natural es más liviano que el aire, según la Comisión de Energía de California. No tiene olor y no se puede ver, y se encuentra cerca del petróleo subterráneo. Los elementos de carbono e hidrógeno en el gas natural generalmente se combinan para formar gas metano, o CH4, que es altamente inflamable.
Petróleo
El aceite, o petróleo, también se compone de carbono, hidrógeno, azufre, oxígeno y nitrógeno, pero está en forma líquida. Tanto el petróleo como el gas natural se encuentran bajo tierra entre pliegues de rocas o dentro de rocas porosas que contienen el petróleo. Cuando las diatomeas, criaturas marinas como el fitoplancton, mueren y caen al fondo del mar, finalmente quedan enterradas en sedimentos y rocas. Bajo gran presión y calor, estas capas de diatomeas se convierten en petróleo o gas natural. Si las condiciones son demasiado altas, es más probable que el aceite se convierta en gas. El petróleo se extrae y luego se refina en gasolina, queroseno u otros productos.
Combustión
La combustión se produce cuando se queman combustibles fósiles y los elementos de los combustibles fósiles se oxidan o se combinan con el oxígeno. Cuando se quema carbón, el carbono se oxida para formar dióxido de carbono o CO2. De manera similar, el nitrógeno se convierte en óxido nitroso o NO2 y el azufre se convierte en dióxido de azufre o SO2. El contenido mineral que se encuentra en el carbón y el aceite se convierte en ceniza.