El carbón representa la materia vegetal biodegradada y alterada térmicamente. La materia vegetal se transforma en carbón por el proceso de carbonización. El proceso de carbonización comienza cuando los restos de las plantas caídas y muertas en las zonas emergidas de los pantanos se descomponen por oxidación inmediatamente después de depositarse debido a la presencia de microorganismos. Otra parte queda en un principio recubierta de agua, y su carbonización se produce más tarde al enterrarse paulatinamente con los sedimentos detríticos. La mayor parte del metano resultante de esta producción biogénica primaria fue probablemente emitida a la atmósfera o atrapada en las capas superiores ya que casi todo el metano presente en el carbón se produjo más tarde, cuando aumentó la profundidad de los depósitos de la materia vegetal biodegradada. Este incremento de la profundidad fue acompañado de un aumento en la temperatura y la presión, que dieron lugar a alteraciones térmicas del carbón y a la producción de metano termogénico. El metano quedó almacenado en el interior de las capas de carbón debido en parte a la presión existente. En los lugares donde descendió el grosor y la profundidad de la cobertera, se produjo una fuga de los gases, por lo que los carbones que sufren una mayor presión y se encuentran a mayor profundidad tienen un mayor contenido de gas. El gas que ha migrado desde las capas de carbón puede almacenarse en los estratos adyacentes en función de su permeabilidad, y en algunos casos pueden ser explotables.

Durante el largo período de la carbonización se producen grandes cantidades de gases, estimándose que para la formación de una tonelada de carbón se forman unos 1300 m3 de CBM, aunque sólo una pequeña parte quedará retenida en el carbón o en los estratos adyacentes.

El rango del carbón es el grado o estado que el carbón alcanza durante su carbonización o maduración; es una descripción cualitativa de la secuencia de carbonización. La carbonización es la transformación progresiva de la turba pasando a través del lignito pardo/lignito, después al sub bituminoso, del carbón bituminoso hasta llegar a la antracita. Estos rangos están basados en aquellos usados ampliamente en la clasificación ASTM. Para averiguar el rango de un carbón se utilizan una serie de indicadores, entre los que se encuentran las materias volátiles (Mv), el poder calorífico y la reflectancia de la vitrinita: al aumentar un carbón en rango, aumenta su poder calorífico, la reflectancia de la vitrinita y el porcentaje de carbono y disminuye su contenido en materia volátil. La transformación química que supone un aumento del rango del carbón consiste en que el contenido de carbono en el carbón aumenta a la vez que se produce una pérdida de oxígeno e hidrógeno. El oxígeno puede perderse por deshidratación (pérdida de agua) y por decarboxilación (pérdida de dióxido de carbono). El hidrógeno también puede perderse por deshidratación pero la reacción de mayor interés es la desmetilación (pérdida de metano). El carbono alifático y el hidrógeno se pierden principalmente como metano y el carbón se va enriqueciendo en carbono y en aromáticos.

Las reacciones individuales que ocurren durante la carbonización no tienen lugar simultáneamente; la pérdida de oxígeno por ejemplo, comienza en los primeros estadios de la diagénesis de la materia orgánica, que es bastante anterior al inicio de la producción de metano termogénico.

Hay un pico en la producción el metano que coincide con la etapa de formación del carbón bituminoso. En términos de rango de carbón, este pico se encuentra a menudo en la separación entre el rango bituminoso medio en volátiles (Bmv) y el bajo en volátiles (Bbv). Muchos autores han indicado que la cantidad de metano producida durante la carbonización puede superar a la cantidad de gas encontrado en los yacimientos de carbón debido a que o bien se ha escapado a la atmósfera o bien ha migrado a las capas adyacentes.

Los procesos descritos anteriormente están basados en la producción termogénica del metano por las mismas reacciones responsables de la alteración térmica de la materia carbonosa. A veces tiene lugar una producción de metano biogénico secundario después de formarse la cuenca carbonífera. Esto podría deberse a una bacteria introducida dentro del depósito de carbón por el agua que circula a través de las capas permeables. La bacteria metaboliza los componentes del carbón tales como n-alcanos, que generan metano y algo de dióxido de carbono.

En resumen, la formación de metano durante la carbonización está gobernada por cinco factores fundamentales: el rango del carbón, el tipo de carbón (composición de macerales), el metamorfismo experimentado, la historia tectónica y el contenido en cenizas o materia mineral.