根據形成機理，天然氣可劃分為有機成因氣和無機成因氣兩大類。所謂有機成因氣是指分散的沉積有機質或可燃有機礦產 ( 油、煤和油頁岩) ，在其成巖成熟過程中，由微生物降解和熱解作用形成的以烴氣為主的天然氣，就目前的研究程度來看，現今發現的天然氣絕大部分屬於有機成因氣。顯然，這是一個非常龐大的型別。由前面的敘述可知，根據成氣的主要作用因素，可進一步將有機成因氣分為生物成因氣 ( 包括成巖氣) 和熱解氣，後者是有機成因氣的主體。還可根據成氣有機質型別的不同再進一步劃分: 將由成油有機質 ( Ⅰ、Ⅱ型乾酪根) 形成與石油相伴生成的天然氣稱為油型氣; 而將Ⅲ型乾酪根和成煤有機質在成煤變質過程中形成的天然氣稱為煤型氣。這樣就將天然氣劃分為四種基本的成因型別，即生物成因氣、油型氣、煤型氣和無機成因氣

(一)生物成因氣

生物成因氣是有機質在還原環境下主要由微生物降解、發酵和合成作用形成的以甲烷為主的天然氣，有時也包括(或混有)部分早期低溫降解作用形成的甲烷氣和數量不等的重烴氣。

生物成因氣形成過程包括一系列複雜的生物化學作用。這一過程從淺處的微生物喜氧呼吸的代謝作用開始，遊離氧被消耗，從而進入硫酸鹽還原帶的厭氧呼吸階段，使硫酸鹽還原為H2S;當繼續進入缺硫酸鹽的碳酸鹽還原帶時，在嚴格的厭氧環境中，微生物發酵作用使不溶有機質(生物聚合物)在酶的作用下變成可溶有機質，進而在產酸菌和產氫菌的作用下變為揮發性有機酸、H2和CO2;H2和CO2在甲烷菌的作用下，最終合成甲烷。因此，碳酸鹽還原帶是生成生物甲烷的主要生化帶(圖5－27)。

富含硫酸鹽的強還原環境，特別是沉積腐泥型有機質的強還原環境，對產甲烷菌有明顯的抑制作用，有機質不易分解出H2和CO2，使生物成因氣不能大量生成。在陸相環境中，由於淡水湖泊鹽度低，缺少硫酸鹽類礦物，腐殖型和混合型有機質易被分解成H2和CO2，並有利於甲烷菌繁殖。甲烷在靠近地表不深的地帶即可形成，但由於埋深太淺，大部分被散失或氧化，不易形成規模較大的生物成因氣藏。在低氣溫的極地和深海，淺層形成的烴氣可與水結合形成固態氣－水合物。在半鹹水和鹹水湖，尤其是鹼性鹹水湖有利於有機質儲存。直到埋藏一定深度後，有機質才大量分解並使產甲烷菌大量繁殖，合成的甲烷在適當的條件下可聚整合較大規模的氣藏。因此，富含腐殖型和混合型有機質的淺海和海陸互動相帶，寒冷的極地和深海以及大陸乾旱－半乾旱的鹹水湖泊都是生物成因氣形成的有利沉積環境。