Na formação de bacias carboníferas rendíveis consideram-se sempre duas fases: a acumulação de restos vegetais e a incarbonização.
Para explicar a enorme acumulação de restos vegetais que originam as bacias carboníferas admitem-se duas hipóteses de formação: autóctone e alóctone. A formação autóctone ocorre em zonas de exuberante vegetação, cujos restos se vão depositando nesse mesmo lugar em condições anaeróbias, o que impede a putrefacção. Os ambientes apropriados são os de águas continentais paradas, como as pantanosas ou lagunosas, que originam bacias límnicas ou intracontinentais. A espessura do depósito teria sido favorecida por um lento afundimento da base do pântano. Se o afundimento fosse rápido interromperia o crescimento das plantas.
Nas bacias carboníferas que resultam da acumulação autóctone podem, por vezes, observar-se raízes ou troncos de árvores em posição vertical, impressões de plantas bem conservadas e intercalação de outros materiais que se sucedem com regularidade. Como estas séries são heterógeneas, são designadas sucessões rítmicas.
A formação alóctone acontece quando os detritos vegetais são transportados e depositados em local diferente do do crescimento das plantas. Nestas formações, as raízes ou troncos de plantas estão tombados, os carvões são ricos em cinzas e areias e raramente conservam impressões completas de plantas. Os sedimentos intercalados nas camadas carboníferas são muito variados e descontínuos e os fósseis marinhos são frequentes. A formação alóctone ou de transporte admite que os rios foram depositando os detritos vegetais colhidos em toda a bacia hidrográfica em ambientes deltaicos e costas muito planas. As bacias carboníferas formadas desta forma denominam-se parálicas ou marinhas.
A segunda fase da formação da bacia carbonífera é designada incarbonização. A incarbonização é um processo natural que se realiza em ambientes anaeróbios e que enriquece a matéria orgânica em carbono por perda progressiva de hidrogénio, azoto e oxigénio. O processo de incarbonização admite duas fases: a fase externa e a fase interna.
A fase externa do processo de incarbonização realiza-se em ambientes anaeróbios próximos da superfície terrestre, sem intervenção especial de pressões ou temperaturas. É um processo bioquímico fermentativo realizado por uma microflora de bactérias e fungos que provocam a libertação de grupos químicos que contêm sobretudo oxigénio e um enriquecimento de carbono. Desta forma, cerca de 49% de carbono que, em média, existem na matéria vegetal, passa-se para uma média de 55%. A média de oxigénio decai de 43% para cerca de 35%. O resultado final desta fase é um enriquecimento em 5% de carbono, passando a matéria vegetal a constituir a turfa.
A fase interna, a segunda fase da incarbonização, é de longa duração e ocorre a profundidades diversas conforme o afundimento do fundo da bacia. Ao longo desta fase atuam fatores termodinâmicos e bioquímicos formando-se produtos cada vez mais ricos em carbono. A atividade bioquímica mantém-se enquanto as condições termodinâmicas o permitem. A temperatura aumenta com o grau geotérmico. A pressão aumenta devido ao peso dos sedimentos ou a movimentos tangenciais. As ações bioquímicas sobre a turfa inicialmente formada na fase externa produzem as seguintes transformações:
– diminuição do volume e consequentemente aumento da densidade. A turfa tem , no geral, uma densidade menor que a da água, enquanto que a densidade do lenhito é de 1,15 e a do antracito pode ultrapassar 1,4;
– perda de materiais voláteis, como a água ou gases;
– sucessivo enriquecimento de carbono.
O fator tempo não é um fator decisivo na incarbonização. O que se verifica é que quanto mais antigo é o sedimento vegetal, maior é a probabilidade de sobre ele atuarem os fatores bioquímicos e termodinâmicos.
Muitos dos rescursos geológicos são materiais não renováveis porque os processos geológicos para a sua formação são muito mais lentos que o seu consumo pelo Homem. O processo de incarbonização é um processo geológico e bioquímico que demora centenas de anos para transformar a turfa em carvão.
