由於巖漿侵入與煤層接觸或接近煤層，或由於煤層的地下自燃，使煤層乾餾而形成的焦炭。因與人工焦炭相似而得名。賦存於巖牆、巖床、巖株等侵入體的兩側或一側，厚度一般為幾釐米至幾米。受熱溫度越高變化程度越深，天然焦的厚度也加大。受熱溫度隨侵入體大小、產狀、距離、性質、成分以及圍巖的特性而異。天然焦的特性與煤的煤化程度和煤巖組成相關。
天然焦的宏觀特徵與煤有明顯的差別，呈緻密塊狀，有時為多孔狀、層狀構造；灰黑色至鋼灰色，光澤暗淡，堅堅硬，比重大。常具六方柱狀節理。裂隙和氣孔中充填較多礦物，主要為碳酸鹽。
天然焦有獨特的顯微特征，如粘結性煙煤生成的天然焦，有3類顯微成分：①焦化基質。由鏡質組、殼質組等可熔組分轉變而成。當煤受熱溫度達300～500℃時，氣體大量析出而形成氣孔，生成中間相小球體。在500℃以上時，小球體進一步生長融並，最先固化為各向異性的鑲嵌結構，其結構大小隨原始煤的煤化程度、煤巖組成、受熱溫度而異。②原生成分。由惰質組和礦物質組成，受熱後變化很小，絲質體和半絲質體變得彎曲、破碎，其弱非均質性和均質性相對明顯，礦物在低溫下幾乎不變，500℃以上黃鐵礦變成硫化亞鐵（FeS）和三氧化二鐵（Fe2O3）。③新生成分。煤在缺氧條件下受熱分解，部分轉化為液態和氣態物質，運移到裂隙和空洞中固化為焦油或瀝青狀物質，受熱後又可變為新生成分。由氣相碳質物生成的小球體在反射正交偏光下顯黑十字，轉動物臺無變化，證明是對稱同軸結構。瀝青物質熱解生成的中間相小球體，直徑為1～10微米，反射正交偏光下不顯黑十字。新生的礦物主要為碳酸鹽，特別是方解石。
褐煤受熱後不具粘結性，但收縮、彎曲變形，裂隙發育，並保存原始的顯微植物結構；長焰煤常形成氣孔發育的各向同性焦炭；無煙煤受熱不軟化，其化學成分和光性雖趨向石墨，但顯微結構、形態卻無明顯變化；粘結性煙煤則成為典型的天然焦。
用X光衍射法研究天然焦的結構，芳香稠核呈扁平狀，芳環疊片高度LC小於疊片直徑La（Lb），且La的增長速度較快。天然焦的反射率比碳含量相同的正常煤要高；揮發分、碳、氫含量等常規煤化學分析指標與無煙煤、貧煤難於區分，而宏觀和微觀結構卻為主要鑒別標志。
一些天然焦的氣孔和裂隙中圈閉著氣體，加熱後具燃爆性，熱穩定性降低，影響燃燒和利用。
中國受燕山期巖漿活動影響的煤田中常可發現天然焦，華東地區尤其普遍，多因巖床侵入煤層所致。因天然焦的灰分高、有燃爆性等缺點，用途受到限制，目前多用作燃料，極少數優質焦炭可用於小型化肥生產。