Năm 1855, Joseph Dalton Hooker và Edward William Binney là những người phát hiện đầu tiên về quả cầu than trong các vỉa than của Yorkshire và Lancashire, Anh. Các nhà khoa học châu Âu đã tiến hành nhiều công trình nghiên cứu trước đây về vấn đề này.[1][2] Các quả cầu than ở Bắc Mỹ được tìm thấy trong các mỏ than từ thập niên 1890,[3] mặc dù sự liên hệ với các quả cầu than ở châu Âu không được tiến hành mãi cho đến khi Adolph Carl Noé (quả cầu của ông thực chất được Gilbert Cady tìm thấy[3]) thực hiện việc này vào năm 1922.[2][4]

Hooker và Binney tin rằng các quả cầu than được hình thành tại chỗ (in situ) – các vật chất hữu cơ tích tụ chầm chậm gần một đầm lầy than và bị khoáng hóa vĩnh cửu, là một quá trình hóa thạch trong đó các tích tụ khoáng vật thấm qua vật chất hữu cơ và tạo thành khuôn đúc bên trong của sinh vật.[5][6] Nước chứa hàm lượng khoáng vật hòa tan cao bị chôn vùi cùng với các vật chất thực vật trong đầm lầy than bùn. Khi các ion hòa tan kết tinh, vật chất khoáng vật cũng kết tủa. Quá trình này tạo ra các kết hạch chứa các vật liệu thực vật để hình thành và bảo tồn ở dạng các cục đá hình tròn. Quá trình than hóa bị ngăn cản, do đó than bùn đã được bảo tồn và cuối cùng trở thành những quả cầu than.[7] Phần lớn các quả cầu than được tìm thấy trong các vỉa than bitum và anthracit,[8][9] ở những nơi mà than bùn không bị nén ép đủ để biến đổi vật liệu này thành than đá.[7][10]

Bên cạnh các phân tích của Besides Hooker và Binney, Marie Stopes và David Watson cũng đã phân tích các mẫu quả cầu than của họ. Họ cũng kết luận rằng các quả cầu than được hình thành tại chỗ, nhưng cần có thêm sự tương tác với môi trường biển.[11]

Thành phần

Mặc dù nó có tên là than nhưng các quả cầu này không phải được hình thành từ than (chúng không thể cháy và không thể dùng làm nhiên liệu),[12][13] thay vào đó là các sinh vật bị hóa thạch giàu canxi,[10] hầu hết chúng chứa canxi cacbonat và magie cacbonat, pyrit sắt, silica.[14][15] Các quả cầu than thường có kích thước bằng bàn tay của người đàn ông,[16] mặc dù kích thước của chúng có phạm vi khá rộng từ kích thước của hạt óc chó đến dạng khối khoảng 3 feet.[17]

Các quả cầu than thường chứa microdolomit, một sản phẩm của aragonit,[10] và khối vật chất hữu cơ ở nhiều giai đoạn phân hủy khác nhau.[7][18][19] Hooker và Binney đã phân tích một mẫu quả cầu than thấy rằng "thiếu gỗ tùng bách;... và lá dương xỉ", và vật liệu thực vật được phát hiện "thể hiện như chúng rơi từ các thực vật tạo ra chúng".[5]

Năm 1962, Sergius Mamay và Ellis Yochelson phát hiện ra các dấu vết của các động vật biển còn sót lại trong các quả cầu than ở Bắc Mỹ.[20][21]