De drie belangrijkste vormen van fossiele brandstoffen - kolen, olie en aardgas - werden gevormd tijdens het Carboon, dat zijn naam dankt aan koolstof, een gemeenschappelijk element dat in alle fossiele brandstoffen wordt aangetroffen. Ze vormden organische resten van planten en dieren die werden omgezet in kolen, olie of aardgas door blootstelling aan hitte en de druk van de aardkorst gedurende miljoenen jaren. De organische wortel van fossiele brandstoffen verklaart de aanwezigheid van koolstof, maar andere elementen, zoals waterstof, zwavel, stikstof en zuurstof, zijn ook bestanddelen van fossiele brandstoffen.

Steenkool

Volgens de Penn State College of Earth and Mineral Sciences, steenkool bestaat uit koolstof, waterstof, stikstof, zwavel en zuurstof. Er zijn drie soorten steenkool, die elk hun eigen chemische samenstelling hebben. Antraciet heeft het meeste koolstof, terwijl bruinkool het laagst in koolstof is, maar het hoogst in waterstof en zuurstof. Het gehalte aan bitumineuze steenkool ligt tussen antraciet en bruinkool. Steenkool heeft ook een mineraalgehalte, dat meestal bestaat uit kwarts, pyriet, kleimineralen en calciet. Elementen zoals ijzer en zink die in het veen overblijven, of lagen van ontbonden planten, die uiteindelijk tot steenkool worden gevormd, kunnen samen tot deze mineralen leiden.

Aardgas

Net als steenkool is aardgas opgebouwd uit koolstof, waterstof, stikstof, zwavel en zuurstof. Het heeft geen minerale inhoud zoals steenkool, en in plaats van een harde, zwarte substantie, is aardgas lichter dan lucht, volgens de California Energy Commission. Het heeft geen geur en je kunt het niet zien, en het wordt gevonden in de buurt van ondergrondse aardolie. De koolstof- en waterstofelementen in aardgas worden gewoonlijk gecombineerd tot methaangas, of CH4, dat licht ontvlambaar is.

Olie

Olie of aardolie, bestaat ook uit koolstof, waterstof, zwavel, zuurstof en stikstof, maar het is in vloeibare vorm. Zowel olie als aardgas bevinden zich ondergronds tussen rotsvouwen of in poreuze rotsen die de olie vasthouden. Wanneer diatomeeën, zeedieren zoals fytoplankton sterven en op de zeebodem vallen, worden ze uiteindelijk begraven in sediment en gesteente. Onder grote druk en hitte worden deze lagen diatomeeën olie of aardgas. Als de omstandigheden te hoog zijn, is de kans groter dat de olie gas wordt. Olie wordt gewonnen en vervolgens geraffineerd tot benzine, kerosine of andere producten.

Verbranding

Verbranding vindt plaats wanneer fossiele brandstoffen worden verbrand en de elementen in de fossiele brandstoffen oxideren of combineren met zuurstof. Wanneer steenkool wordt verbrand, oxideert het koolstof tot koolstofdioxide of CO2. Evenzo wordt stikstof lachgas, of NO2, en zwavel zwaveldioxide of SO2. Het mineraalgehalte in steenkool en olie wordt as