天然氣滲漏區存在多種生物化學和化學作用。以甲烷為能源的微生物可形成微生物席，甚至還可形成高達數米的微生物礁和泥晶丘［9，14，24～27］。也可能出現宏體生物，如密集的蝦群、貽貝類、蛤類、腹足類和管狀蠕蟲［12，28，29，30，56，57，70］。這些生物以甲烷及其氧化物為能源，常以豐度高而多樣性低的種群為特征。由於甲烷水合物富含Ba2+離子［31，32］，它們的加入會在甲烷滲漏區形成孔洞充填重晶石［33］和層狀重晶石沈積。在有氧條件下，甲烷被喜氧微生物作用氧化(有氧甲烷氧化)，產生CO2(CH4+O2→CO2+2H2O)［34］。源於甲烷的CO2可溶解碳酸鹽(CaCO3+CO2+H2O→2HCO－3+Ca2+)，導致局部碳酸鹽溶解和低pH值條件［35］，延緩碳酸鹽沈澱，並使孔洞擴大，發生破裂。在無氧條件下，由於硫酸鹽還原細菌作用，甲烷發生缺氧氧化，形成生物碳酸鹽和單硫化物(2HCO－3+Ca2+→CaCO3+CO2+H2O)［36］。由甲烷產生的生物碳酸鹽局部超飽和能增強碳酸鹽沈澱(2HCO－3+Ca2+→CaCO3+CO2+H2O)，形成凝塊狀微晶灰巖、放射狀和葡萄狀文石膠結物［29，37～39，40～42］。即形成冷泉碳酸鹽巖。過飽和的HS－也會增強黃鐵礦沈澱，並常以草莓狀形式出現。甲烷是自然界δ13C值最低的物質，平均約為－60‰［34，43，44］。因此，有氧甲烷氧化產生的CO2和缺氧甲烷氧化產生的生物碳酸鹽都具有異常低的δ13C值［45～47］。冷泉碳酸鹽巖沈積是海底天然氣滲漏系統的重要標誌，是指示天然氣水合物可能存在的重要證據。