由于岩浆侵入与煤层接触或接近煤层﹐或由于煤层的地下自燃﹐使煤层干馏而形成的焦炭。因与人工焦炭相似而得名。赋存于岩墙﹑岩床﹑岩株等侵入体的两侧或一侧﹐厚度一般为几厘米至几米。受热温度越高变化程度越深﹐天然焦的厚度也加大。受热温度随侵入体大小﹑产状﹑距离﹑性质﹑成分以及围岩的特性而异。天然焦的特性与煤的煤化程度和煤岩组成相关。
天然焦的宏观特征与煤有明显的差别﹐呈致密块状﹐有时为多孔状﹑层状构造﹔灰黑色至钢灰色﹐光泽暗淡﹐坚硬﹐比重大。常具六方柱状节理。裂隙和气孔中充填较多矿物﹐主要为碳酸盐。
天然焦有独特的显微特征﹐如黏结性烟煤生成的天然焦﹐有3类显微成分﹕焦化基质。由镜质组﹑壳质组等可熔组分转变而成。当煤受热温度达300～500℃时﹐气体大量析出而形成气孔﹐生成中间相小球体。在500℃以上时﹐小球体进一步生长融并﹐最先固化为各向异性的镶嵌结构﹐其结构大小随原始煤的煤化程度﹑煤岩组成﹑受热温度而异。原生成分。由惰质组和矿物质组成﹐受热后变化很小﹐丝质体和半丝质体变得弯曲﹑破碎﹐其弱非均质性和均质性相对明显﹐矿物在低温下几乎不变﹐500℃以上黄铁矿变成硫化亚铁(FeS)和三氧化二铁(Fe2O3)。新生成分。煤在缺氧条件下受热分解﹐部分转化为液态和气态物质﹐运移到裂隙和空洞中固化为焦油或沥青状物质﹐受热后又可变为新生成分。由气相碳质物生成的小球体在反射正交偏光下显黑十字﹐转动物台无变化﹐证明是对称同轴结构。沥青物质热解生成的中间相小球体﹐直径为1～10微米﹐反射正交偏光下不显黑十字。新生的矿物主要为碳酸盐﹐特别是方解石。
褐煤受热后不具黏结性﹐但收缩﹑弯曲变形﹐裂隙发育﹐并保存原始的显微植物结构﹔长焰煤常形成气孔发育的各向同性焦炭﹔无烟煤受热不软化﹐其化学成分和光性虽趋向石墨﹐但显微结构﹑形态却无明显变化﹔黏结性烟煤则成为典型的天然焦。
用X光衍射法研究天然焦的结构﹐芳香稠核呈扁平状﹐芳环叠片高度L C小於叠片直径L a(L b)﹐且L a的增长速度较快。天然焦的反射率比碳含量相同的正常煤要高﹔挥发分﹑碳﹑氢含量等常规煤化学分析指标与无烟煤﹑贫煤难於区分﹐而宏观和微观结构却为主要鉴别标志。
一些天然焦的气孔和裂隙中圈闭著气体﹐加热後具燃爆性﹐热稳定性降低﹐影响燃烧和利用。
中国受燕山期岩浆活动影响的煤田中常可发现天然焦﹐华东地区尤其普遍﹐多因岩床侵入煤层所致。因天然焦的灰分高﹑有燃爆性等缺点﹐用途受到限制﹐目前多用作燃料﹐极少数优质焦炭可用于小型化肥生产。
