天然氣是指自然界中天然存在的一切氣體，包括大氣圈、水圈、和巖石圈中各種自然過(guò)程形成的氣體(包括油田氣、氣田氣、泥火山氣、煤層氣和生物生成氣等)。而人們長(zhǎng)期以來(lái)通用的“天然氣”的定義，是從能量角度出發(fā)的狹義定義，是指天然蘊(yùn)藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物。在石油地質(zhì)學(xué)中，通常指油田氣和氣田氣。其組成以烴類為主，并含有非烴氣體。

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天然氣的成因是多種多樣的，天然氣的形成則貫穿于成巖、深成、后成直至變質(zhì)作用的始終，各種類型的有機(jī)質(zhì)都可形成天然氣，腐泥型有機(jī)質(zhì)則既生油又生氣，腐植形有機(jī)質(zhì)主要生成氣態(tài)烴。成巖作用(階段)早期，在淺層生物化學(xué)作用帶內(nèi)，沉積有機(jī)質(zhì)經(jīng)微生物的群體發(fā)酵和合成作用形成的天然氣稱為生物成因氣。其中有時(shí)混有早期低溫降解形成的氣體。生物成因氣出現(xiàn)在埋藏淺、時(shí)代新和演化程度低的巖層中，以含甲烷氣為主。生物成因氣形成的前提條件是更加豐富的有機(jī)質(zhì)和強(qiáng)還原環(huán)境。

最有利于生氣的有機(jī)母質(zhì)是草本腐植型—腐泥腐植型，這些有機(jī)質(zhì)多分布于陸源物質(zhì)供應(yīng)豐富的三角洲和沼澤湖濱帶，通常含陸源有機(jī)質(zhì)的砂泥巖系列最有利。硫酸巖層中難以形成大量生物成因氣的原因，是因?yàn)榱蛩釋?duì)產(chǎn)甲烷菌有明顯的抵制作用，H2優(yōu)先還原硫酸根為硫離子形成金屬硫化物或硫化氫等，因此二氧化碳不能被氫氣還為甲烷。

甲烷菌的生長(zhǎng)需要合適的地化環(huán)境，首先是足夠強(qiáng)的還原條件，一般Eh<-300mV為宜(即地層水中的氧和SO42-依次全部被還原以后，才會(huì)大量繁殖);其次對(duì)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(zhǎng)溫度0～75℃，最佳值37～42℃。沒(méi)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。

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