機質主要生成氣態烴。因此天然氣的成因是多種多樣的。歸納起來，天然氣的成因可分為生物成因氣、油型氣和煤型氣。近年來無機成因氣尤其是非烴氣受到高度重視，這裡一並簡要介紹，最後還了解各種成因氣的判別方法。
生物成因氣
概念
生物成因氣—指成岩作用（階段）早期，在淺層生物化學作用帶內，沉積有機質經微生物的群體發酵和合成作用形成的天然氣。其中有時混有早期低溫降解形成的氣體。生物成因氣出現在埋藏淺、時代新和演化程度低的岩層中，以含甲烷氣為主。
形成條件
生物成因氣形成的前提條件是更加豐富的有機質和強還原環境。
最有利於生氣的有機母質是草本腐植型—腐泥腐植型，這些有機質多分布於陸源物質供應豐富的三角洲和沼澤湖濱帶，通常含陸源有機質的砂泥岩係列最有利。硫酸岩層中難以形成大量生物成因氣的原因，是因為硫酸對產甲烷菌有明顯的抵製作用，H2優先還原SO42-→S2-形成金屬硫化物或H2S等，因此CO2不能被H2還原為CH4。
甲烷菌的生長需要合適的地化環境，首先是足夠強的還原條件，一般Eh<-300mV為宜（即地層水中的氧和SO42-依次全部被還原以後，才會大量繁殖）；其次對pH值要求以靠近中性為宜，一般6.0～8.0，最佳值7.2～7.6；再者，甲烷菌生長溫度O～75℃，最佳值37～42℃。沒有這些外部條件，甲烷菌就不能大量繁殖，也就不能形成大量甲烷氣。
化學組成
生物成因氣的化學組成幾乎全是甲烷，其含量一般>98%，高的可達99%以上，重烴含量很少，一般<1%，其餘是少量的N2和CO2。因此生物成因氣的乾燥係數（Cl\/∑C2+）一般在數百～數千以上，為典型的乾氣，甲烷的δ13C1值一般-85～-55‰，最低可達-100‰。世界上許多國家與地區都發現了生物成因氣藏，如在西西伯利亞683-1300米白堊係地層中，發現了可采儲量達10.5萬億立方米的氣藏。中國柴達木盆地（有些單井日產達1百多萬方）和上海地區（長江三角洲）也發現了這類氣藏。
油型氣
概念
油型氣包括濕氣（石油伴生氣）、凝析氣和裂解氣。它們是沉積有機質特別是腐泥型有機質在熱降解成油過程中，與石油一起形成的，或者是在後成作用階段由有機質和早期形成的液態石油熱裂解形成的。
形成與分布
與石油經有機質熱解逐步形成一樣，天然氣的形成也具明顯的垂直分帶性。
在剖麵最上部（成岩階段）是生物成因氣，在深成階段後期是低分子量氣態烴（C2～C4）即濕氣，以及由於高溫高壓使輕質液態烴逆蒸發形成的凝析氣。在剖麵下部，由於溫度上升，生成的石油裂解為小分子的輕烴直至甲烷，有機質亦進一步生成氣體，以甲烷為主石油裂解氣是生氣序列的最後產物，通常將這一階段稱為乾氣帶。
由石油伴生氣→凝析氣→乾氣，甲烷含量逐漸增多，故乾燥係數升高，甲烷δ13C1值隨有機質演化程度增大而增大。
對中國四川盆地氣田的研究（包茨，1988）認為，該盆地的古生代氣田是高溫甲烷生氣期形成的，從三疊係→震旦係，乾燥係數由小到大（T：35.5→P：73.1→Z：387.1），重烴由多到少。川南氣田中，天然氣與熱變瀝青共生，說明天然氣是由石油熱變質而成的。
煤型氣
概述
煤型氣是指煤係有機質（包括煤層和煤係地層中的分散有機質）熱演化生成的天然氣。
煤田開采中，經常出現大量瓦斯湧出的現象，如四川合川縣一口井的瓦斯突出，排出瓦斯量竟高達140萬立方米，這說明，煤係地層確實能生成天然氣。
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成形的氣型煤與用作煤成
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