在高温低压条件下，岩床、岩墙附近的煤中易挥发的成分受热逸散留下大量孔洞，煤即变成天然焦，其宽度或厚度一般几厘米至几米，受热温度随岩浆侵入体大小、产状、距离、成分及围岩特征而异。岩株、岩瘤等中、深成岩浆体附近的煤，在高温高压条件下则变成石墨。

天然焦呈致密多孔的块状，灰黑色至钢灰色，色泽暗淡，坚硬，密度大，常见六方柱状节理，裂隙和气孔中容易被方解石等矿物质充填。天然焦标本镜下观察主要有3类显微成分：①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，挥发性气体大量析出而形成气孔，生成中间相的小球体；当温度达到500℃以上时，小球体变大，固化为具各向异性的镶嵌结构，其结构大小随煤变质程度、煤岩组成、受热温度而异。②原生成分。由惰质组和矿物质组成，受热变化小，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）。③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。由气相碳质物生成的小球体在反射正交偏光下显黑色十字，具对称同轴结构。沥青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。

用X射线衍射法研究天然焦的结构，芳香稠核呈扁平状，芳环叠片高度小于叠片直径，且叠片直径的增长速度较快。天然焦的反射率比碳、氢含量等指标与无烟煤、贫煤难以区分，宏观和微观结构却成为主要鉴别标志。天然焦的气孔和裂隙中常圈闭着挥发性气体，加热后易燃爆，影响燃烧和利用。中国受燕山期岩浆活动影响的煤田中常发现天然焦，华东地区尤其普遍，但数量有限。煤层受岩浆侵入的影响，减少了储量，增加了开采的难度。