彬长矿区大佛寺井田为典型的黄陇侏罗纪低阶煤煤层气田。井田内煤层气井较多，但有关煤层气成因机制方面的研究较少。厘清井田内煤层气地球化学特征及成因机理，对深化煤层气的形成机理认识和科学评价煤层气资源量具有重要指导意义，可为煤层气高、低产井产能差异化分析提供重要依据。采集研究区内6口煤层气井井口排采气样品，22块4号煤层煤样及煤层水和地表水样各1件，开展显微煤岩组分、气体化学组分、碳同位素和水样水质检测，并结合部分研究区相关的文献数据，分析大佛寺井田煤层CH4碳同位素特征及成因类型及偏轻机理。结果表明：大佛寺井田主采4号煤层显微煤岩组分中，有机组分含量明显趋高，平均为93.2%，其中，惰质组最具优势，平均68.2%；镜质组次之，平均22.8%，镜质体反射率Rmax平均0.65%。煤层气组分以CH4为主，CH4体积分数为73.805%～98.006%，平均83.75%;N2体积分数为1.259%～25.735%；平均15.220%;CO2体积分数为0.04%～2.380%，平均1.023%;C2及以上重烃含量平均不足0.0054%;C1/C1～n>0.999;CH4和N2含量呈明显负相关性，煤层气组分在成藏后期受空气影响明显。δ13C1为-80.5‰～-62.4‰，平均-73.0‰；δ13CCO2为-41.693‰～-7.065‰，平均-18.66‰。大佛寺井田煤层气为次生生物成因气，其显著标志为δ13C1偏轻和重烃含量极少，呈现典型特干气特征，偏轻机理在于其绝大部分由CO2还原而成，少量由乙酸发酵而成，且在这两种途径的生气过程中，最终均会出现生物甲烷富集轻碳同位素的结果，从而导致δ13C1偏轻。