1.有機二氧化碳
二氧化碳是在有機質成巖演化過程中產生的。比如有機質生化降解時可以形成大量的二氧化碳，幹酪根演化時也可以形成壹定量的二氧化碳。此外，原油和烴類氣體氧化也可生成二氧化碳，主要與烴類天然氣伴生，含量小於10%(且大多小於1%甚至2%)，δ 13co2
2.無機二氧化碳
無機二氧化碳主要包括地幔脫氣形成的幔源二氧化碳，其次是地殼巖石化學反應和碳酸鹽巖熱分解產生的二氧化碳，而且這兩種二氧化碳往往是伴生的，如黃橋二氧化碳氣田、萬金塔二氧化碳氣藏、方王二氧化碳氣藏等。
(1)幔源二氧化碳
幔源二氧化碳是指幔源氣體沿敞開的深大斷裂向淺部直接排放。在深、中、淺斷裂相連通的條件下，幔流氣沿氣源斷裂向上運移至有利構造部位，在適宜的封閉、封蓋和保存條件下富集油氣藏，如東非大裂谷和貝加爾大裂谷的氣藏。
(2)石油化學反應產生的二氧化碳。
地殼巖石化學反應熔融形成的巖漿中也含有壹定量的揮發性氣體。雖然這種成因的二氧化碳豐度低於未脫氣的地幔巖漿，但其脫氣氣體的主要成分是二氧化碳[33]。這類巖漿脫氣產生的二氧化碳因其巖漿源碳的來源不同而表現出多變的地球化學特征。壹般認為，這類二氧化碳的δ13CCO2在-10 ‰和-6 ‰之間，伴生he的3He/4He比值在N× 10-7 ~ N× 10-6之間。
(3)碳酸鹽巖熱分解形成的二氧化碳。
即沈積地層中的碳酸鹽巖在巖漿或深部流體的高溫高熱下分解成二氧化碳，反應過程如下:
CaCO3(方解石)→CaO+CO2
FeCO3(菱鐵礦)→FeO+CO2
CaMg(CO3)2(白雲石)→CaO+MgO+2CO2
CaCO3(方解石)+SiO2→CO2+CaSiO3
CaMg(CO3)2(白雲石)+SiO2→2CO2+CaMgSiO4
5FeCO3(菱鐵礦)+SiO2+Al2Si2O5(OH)4(高嶺石)
+2H2O→Fe5Al2Si3O10(OH)8(綠泥石)+5CO2
在相同壓力下，不同碳酸鹽的分解溫度不同。其中菱鐵礦(FeCO3)的分解溫度遠低於方解石。實際上，當壓力等於0.1MPa時，FeCO3的分解溫度只有280℃。根據室內實驗，方解石(CaCO3)所需溫度為773℃。與菱鐵礦和水在200℃左右可形成二氧化碳，我國三水盆地沙頭圩構造區的二氧化碳氣藏就是這種二氧化碳氣藏。
只有在深部高溫巖漿與碳酸鹽巖直接接觸的變質帶，才能產生大量的無機二氧化碳。這類氣田的δ13CO2在-3.7‰~+3.7‰之間；此外，由於二氧化碳的母源碳酸鹽形成於沈積層中，而二氧化碳生成的過程壹般發生在地殼淺部，因此氦的3He/4He比值表現出典型沈積地殼來源的特征，即n×10-8。
目前已發現的高二氧化碳含量氣藏主要是地幔成因的。然而，並不是所有的火山作用和巖漿作用都能形成二氧化碳氣藏，只有未脫氣的地幔巖漿才能成為二氧化碳氣藏的有效氣源。中國東部裂谷盆地的二氧化碳屬於未脫氣地幔巖漿脫氣貢獻的二氧化碳，其含量大於60%。
綜上所述，二氧化碳具有重要的工業價值和理論研究意義。其中有機二氧化碳含量很低(壹般小於1% ~ 2%)，故無實際利用價值；無機二氧化碳含量高(高達99%)，具有工業利用價值。