1.1．煤成氣是含煤沉積中的高等植物及其細碎屑，在形成煤和暗色泥巖過程中產生的氣體，也有稱為煤型氣或煤系氣。

一般所說的天然氣主要包括煤成氣和油型氣。油型氣是由地史上生活在海洋和湖泊中而后被埋藏沉積物里的輪藻、介形蟲等微體生物，以及藻類等低等植物，在形成碳酸鹽巖或泥頁巖中產生的氣體。煤成氣和油型氣原始母質的結構是完全不同的，結構的不伺導致產物的差異。油型氣的原始母質，俗稱腐泥型或偏腐泥型有機質，是由較多長鏈結構和少量環狀結構的化合物組成，其熱降解產物主要是液態的石油，同時伴有以甲烷為主體還含有大量乙烷、丙烷重烴氣組分的油型氣，由于油型氣往往與石油伴生，所以在成油過程中一直兼探著油型氣。煤成氣的原始母質，俗稱腐殖型有機質，是以縮合的環狀結構為主的化合物，帶有較短的側鏈，其熱降解產物以天然氣為主（以甲烷占優勢，并伴有相當量乙烷、丙烷和丁烷）并有少量凝析油或輕質油。盡管在煤礦中早已發現殘留在煤層中的煤層瓦斯氣，但由于受傳統的石油地質學概念和煤層具有強吸附性、氣體難以運移等觀念的束縛，煤成氣在相當長時間內未得到充分的重視。

2．煤系有機質既能生氣也能生油，各煤巖組分在成烴作用中貢獻不同。

鏡質組、絲質組和穩定組是煤巖有機顯微組分中三類主要部分。鏡質組通常是氣源巖中最主要的顯微組分之一，它屬于高等植物木質纖維組織凝膠化作用的產物，主要由腐殖物質的腐殖酸部分形成的組分。絲質組是不具化學活動性的富碳貧氫組分，屬于高等植物木質纖維組織碳化作用的產物。穩定組由高等植物中較富含氫的組織器官及植物組織分泌物所形成，如孢子體、樹脂體、角質體、木栓質體等。孢子體起源于高等植物孢子和花粉的外殼層；樹脂體來源于高等植物的樹脂、蠟質、樹膠、香脂和油脂等分泌物；角質體來源于陸生高等植物表皮保護組織角質層；木栓質體來源于高等植物木栓化組織細胞。鏡質組和絲質組以成氣為主，穩定組以成油為主。煤成氣主要產自鏡質組。穩定組含量相對較高的煤可形成相當量的凝析油氣或輕質油。煤系有機質的演化也不同于經典的有機質演化規律：在未成熟階段以樹脂體成烴為主，生成以甲烷占優勢的天然氣，還有凝析油或輕質油；在成熟階段，穩定組、鏡質組分別逐次成烴，主要生成以甲烷為主并有相當多重烴氣的天然氣，在本階段的初期也產凝析油和輕質油。

煤或煤系中的樹脂體在形成煤成油中有重要的作用，隨著煤成油理論的不斷發展，許多學者認為樹脂體不僅具有較高的生烴能力，而且成烴轉化作用發生在煤化作用低級階段，并以形成凝析油和輕質油為特征。人工熱壓模擬實驗發現，巖樣的熒光消失發生在350℃以下，而樹脂煤的熒光消失則發生在250℃。這表明，樹脂體在不太高的熱力條件下，就發生了強烈的變化，從而支持了樹脂體能早期生油的觀點。在澳大利亞吉普斯蘭盆地及加拿大斯科舍和溫弗特—馬更些盆地都已經發現了以樹脂體為主要油源的油田。在我國吐魯番盆地，近年來發現了以木栓體為主形成的煤成油田。

3．煤成氣地球化學及其鑒別標志

煤成氣主要由烷烴氣（甲烷、乙烷、丙烷和丁烷）、氮、二氧化碳及稀有氣體氦和氬等組成，烷烴氣占絕大部分，經濟效益也主要來自烷烴氣。一般把氣中甲烷含量超過95％，乙烷、丙烷和丁烷含量少于5％的稱為干氣，而把前者含量小于95％，后者含量超過5％的稱為濕氣。地史上埋藏的植物遺體的有機質形成煤成氣，與人的成長一樣可分不同階段，不同階段各有差異。通常用成熟度（R0）來表達煤成氣形成的階段。所謂成熟度是指在地層中的鏡質組（鏡質體）隨地溫的增加，其光學性質出現有規律的變化，其量度單位為％（R0）。R0小于0.5％是屬未成熟階段，此階段主要是由生物化學作用使植物的有機質形成煤型生物氣，這種氣是以甲烷為主的干氣；R0在大于0.5％至2.0％階段是熱解階段，形成煤成氣以濕氣為主，本階段的前期形成相當數量的煤成油（以凝析油和輕質油為主）；R0大于2％，由熱裂解作用形成的煤成氣為干氣，沒有煤成油。

在油氣地質學中，常用穩定同位素地球化學來鑒別油氣的不同來源，進行油氣源對比，研究油氣運移方向，確定勘探目的層。目前在油氣地質學中應用最廣、研究最好是碳（C）同位素。碳有兩個穩定同位素（12C和13C），常以其豐度比值（13C／12C）來研究油氣的性質、來源和形成環境，并以б13C值，來表示豐度比值。表示或論述某氣組分的δ13c值，可在C右下角標出其分子式，例如甲烷的б13C值，可縮寫為б13CCH4，乙烷、丙烷和丁烷類推。由于甲、乙、丙、丁烷分子中分別有1，2，3，4個碳分子，為更簡便，它們的б13C值也可寫為б13C1，б13C2，б13C，б13C3，б13C4。

作為煤成氣的母質高等植物的碳同位素，和作為油型氣的母質微體古生物與藻類的碳同位素是不同的，其形成的氣繼承了母質的同位素特征。因此，б13C值成為鑒別煤成氣，追蹤氣源，進行氣源對比的有力的手段和依據。煤成油也同樣繼承了其母質的碳同位素特征。因此，可把煤成氣固相母質（瀝青、干酪根）及其液相（煤成油）和氣相產物碳同位素系列作為鑒別標志。同樣，還有許多煤成氣的地球化學參數，也可作為鑒別指標，在此不一一表述。

4．煤的排烴能力

從原理上講，煤的排烴能力主要決定于兩個方面：一是它自身允許烴類流動的難易性，這一點取決于煤層自身的性質和流體的性質以及二者相互作用的性質；二是煤層的生烴量與其容納能力的相對大小。從煤層自身性質來說，由于煤的表面積大而孔隙直徑小，故其吸附能力較強。長期以來，傳統的石油地質學觀念片面地認為，含煤地層雖然能形成氣體，但由于煤的強吸附性，氣體難于運移出來而主要留存在成氣母體中。本世紀40年代，德國學者首先提出含煤地層形成的煤成氣，除殘存在源巖中外，還可運移出源巖聚集成煤成氣田（藏）。80年代，曾有學者研究表明，煤的這種吸附作用主要表現在對可溶重質組成（以多環和芳香化合物為主）的吸附上（Radke，1980），而對非極性的飽和烴的運移并無明顯的影響（Hors-field，1988）。此外，煤中微裂縫發育和成氣過程中一些類型氣孔的形成有助于烴類的排出。從煤的生成量和容納能力來看，煤中有機質的豐度高，生成產物的數量大，即煤成氣的生成量遠大于其容納能力，并且煤層生成的烴量大，使排驅的動力也大，故煤中所生成的烴類可以遠移出來并在有利的地質條件下聚集成藏，這是一種客觀的地質地球化學現象。