准噶尔盆地南缘(下称准南)蕴含着丰富的中-低煤阶煤层气资源,但勘探程度相对较低,气体成因和气藏形成机理认识不足,一定程度上制约了开发。为探究准南米泉地区中-低煤阶煤层气成因及其富集成藏机理,基于18口煤层气生产试验井的气样及其伴生的煤层产出水样,系统开展了相关样品的稳定同位素、水文地球化学以及放射性同位素定年等室内试验,综合运用经典的天然气识别图版等手段分析数据。结果显示大部分样品点落在图版"生物成因气"、"二氧化碳还原"、"微生物产甲烷伴生CO₂"区域;水型表现为Na⁺·HCO₃^-·Cl^-型,煤层水矿化度较高;煤层水放射性同位素³H14C2还原为其主要的形成途径,该区异常高浓度CO₂与微生物产甲烷活动密切相关。此外,米泉地区水动力场较为停滞,煤层水地质年龄较为古老,没有或较少现今地表水补给,该区现今水文地质条件不利于产甲烷菌生存及其产甲烷活动,现存的生物气资源应大多产生于较早地质历史时期。最后,综合区域构造与水文地质背景,结合古气候资料和煤层埋藏史等,研究提出米泉地区广泛发育封存性次生生物气藏,其形成分别经历了埋藏与成煤、抬升与剥蚀、地表水补给与生物气大量形成、产甲烷作用停止与水动力封存4个地质阶段。