天然焦内炭微球是煤层遭受岩浆速热变质的产物，其显微光学特征成因解析有助于深入煤速热碳化和热变质。采集安徽淮北石台煤矿富含炭微球的天然焦样品，利用高分辨率反射偏光显微镜和扫描电镜等实验手段，表征了天然焦中炭微球的粒度、分布、显微光学和超微组构特征，以揭示其光学各向异性的成因和热演化意义。结果显示，远离岩体天然焦中炭微球以粗粒为主，粒径10～100μm，少数可达150μm以上；紧邻岩体天然焦炭微球以细粒为主，粒径1～10μm，在岩体内脉状焦内甚至低至1μm以下。分析显示，粗粒炭微球和炭半球分别发育“十字”消光和“波状”消光，是其内部放射状一轴晶光率体在切面内投影的光学表征；细粒炭微球发育“十字-双曲线”消光，是其内部放射排布的二轴晶光率体切片投影的旋转效应。由此可见，趋近岩体，伴随着镜质体反射率增加，煤焦光率体逐渐由规则球形(光性均质体)，向二轴椭球体(一轴晶)和三轴晶(二轴晶)转变。在该过程中，“十字”消光和“波状”消光的粗粒炭微球是煤热脱挥发分的产物，而“十字”-“双曲线”消光的细粒炭微球是煤热缩聚而片层化的标志。天然焦中炭微球的显微光学特征是煤层趋热碳化的结果，本质上是其光率体受热变形的光学表征，可有效评价岩浆蚀变煤焦的热变质程度。