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化石燃料或矿物燃料是由自然资源形成的燃料，如掩埋的死亡生物的厌氧分解。生物及其产生的化石燃料的年龄通常是数百万年，有时甚至超过6.5亿年。这些燃料含有高比例的碳和碳氢化合物。

化石燃料的范围从低碳的挥发性材料，如甲烷，液态石油到几乎纯碳组成的非挥发性材料，如无烟煤。甲烷可以单独在碳氢化合物领域中发现，与石油有关，或以甲烷包合物的形式存在。人们普遍认为，它们是由死去的植物和动物的化石遗骸在地壳中暴露在高温和压力下数亿年形成的。这一生物成因理论最初由格奥尔格·阿格里科拉在1556年提出，后来由米哈伊尔·罗蒙诺索夫在18世纪提出。

据美国能源情报署(Energy Information Administration)估计，2006年的一次能源来源包括石油36.8%，煤炭26.6%，天然气22.9%，相当于化石燃料在世界一次能源生产中的86%份额。非化石能源包括水力发电6.3%，核能6.0%，(地热，太阳能，潮汐，风能，木材，废物)占0.9%。世界能源消耗以每年2.3%的速度增长。

化石燃料是不可再生的资源，因为它们需要数百万年的时间才能形成，而且储量的消耗速度远远快于新储量的形成速度。化石燃料的生产和使用引起了环境问题。因此，为满足日益增长的能源需求，全球范围内的可再生能源发电运动正在展开。[需要引证］

燃烧化石燃料每年产生约213亿吨(213亿吨)二氧化碳，但据估计，自然过程只能吸收约一半的二氧化碳，因此每年大气中二氧化碳的净增量为106.5亿吨(一吨大气碳相当于44/12或3.7吨碳)。二氧化碳是温室气体之一，会增强辐射强迫，导致全球变暖，导致地球表面平均温度上升，气候科学家认为这将造成重大不利影响。