A fosszilis tüzelőanyagok három fő formája - a szén, az olaj és a földgáz - a karbon periódusban keletkezett, amely nevét a szénből kapta, amely minden fosszilis tüzelőanyagban megtalálható. Növények és állatok szerves maradványaiból képződtek, amelyeket szén, olaj vagy földgáz alakított ki hő hatására és a földkéreg nyomásának hatására évmilliók alatt. A fosszilis tüzelőanyagok szerves gyökere megmagyarázza a szén jelenlétét, de más elemek, például hidrogén, kén, nitrogén és oxigén is a fosszilis üzemanyagok alkotóelemei.
Szén
A Penn Állami Föld- és Ásványtudományi Főiskola szerint a szén szénből, hidrogénből, nitrogénből, kénből és oxigénből áll. Háromféle szén létezik, amelyek mindegyikének megvan a maga kémiai összetétele. Az antracitban van a legtöbb szén, míg a lignitben a legkevesebb a szén, de a legnagyobb a hidrogénben és az oxigénben. A bitumenes szén tartalma az antracit és a lignit között van. A szénnek van némi ásványianyag-tartalma is, amely általában kvarc, pirit, agyagásványok és kalcit. Az olyan elemek, mint a tőzegben megmaradt vas és cink, vagy az elbomlott növények rétegei, amelyek végül széndé alakulnak, összeállíthatják ezeket az ásványokat.
Földgáz
A szénhez hasonlóan a földgáz is szénből, hidrogénből, nitrogénből, kénből és oxigénből áll. Nincs olyan ásványianyag-tartalma, mint a szén, és egy kemény, fekete anyag helyett a földgáz könnyebb, mint a levegő - állítja a Kaliforniai Energia Bizottság. Nincs szaga, és nem láthatja, és a földalatti kőolaj közelében található. A földgázban található szén- és hidrogénelemek általában metángáz vagy CH4 képződnek, ami nagyon gyúlékony.
Olaj
Az olaj vagy kőolaj szintén szénből, hidrogénből, kénből, oxigénből és nitrogénből áll, de folyékony formában van. Az olaj és a földgáz egyaránt megtalálható a föld alatt a kőzetrétegek között vagy az olajat tartó porózus kőzetek belsejében. A kovafélék, a tengeri élőlények, mint a fitoplankton, meghalnak és a tenger fenekére hullanak, végül üledékbe és kőzetbe kerülnek. Nagy nyomás és meleg hatására ezek a kovaföldrétegek olajokká vagy földgázzá válnak. Ha a körülmények túl forrók, az olaj nagyobb valószínűséggel válik gázzá. Az olajat bányásszák, majd finomítják benzinné, kerozinná vagy más termékekké.
Égés
Az égés akkor következik be, amikor a fosszilis tüzelőanyagokat elégetik, és a fosszilis tüzelőanyagok elemei oxidálódnak vagy oxigénnel kombinálódnak. A szén elégetésekor a szén oxidálódva szén-dioxiddá vagy CO2-vé alakul. Hasonlóképpen a nitrogénből dinitrogén-oxid vagy NO2 válik, a kénből pedig kén-dioxid vagy SO2. A szénben és az olajban található ásványianyag-tartalom hamuvá válik.
