为了阐明微生物与煤中有机质相互作用及煤岩热演化过程中产气的特征和机理,本文选择新疆吐哈盆地大南湖凹陷最低煤化程度褐煤(Ro,max0.3%左右)为研究对象,设计了生物生烃模拟实验和热解生烃模拟实验,探讨了生物产气和热解产气机理,提出了适合研究区的煤层气成因类型判识标准。在成功富集了产甲烷菌的基础上,跟踪生物生烃模拟实验生气过程中气体的组分变化、碳氢同位素组成特征,揭示了不同产气周期微生物降解的显微组分类型以及产气机理。研究表征第一个产气周期产甲烷菌主要降解煤中腐植组而产气,第二个产气周期主要是降解稳定组和惰质组产气。δ13C(CH4)值与原煤中腐植组含量呈负相关趋势,与惰质组含量有正相关趋势。基于热解生烃模拟实验,揭示了煤岩热演化产气的过程和机理,总结出气态烃碳氢同位素组成与样品热演化阶段对应关系及演化特征。认为随着煤岩演化程度升高,δ13C(CH4)值和δ13C(C2H6)值随着温度的升高呈现先变小后变大的趋势,δD(CH4)值呈现逐渐变大的趋势。采用数理统计方法系统分析模拟实验的数据结果,从地质构造、成煤盆地环境、烃源岩的演化程度及气态烃的碳氢同位素组成特征等方面,提出原生生物气和次生生物气、生物成因气和热成因气的判识指标,并建立适合该区的热成因气烃源岩有机质演化阶段划分的判识模型和煤层气成因类型的判识模型。