近年来,上二叠统页岩气勘探在扬子板块的鄂西及川东地区不断取得重要突破,早期研究已在气藏相关的沉积环境、孔隙结构及储层评价等方面取得了诸多重要认识,但在气藏的气体组成、烃类同位素分馏机制以及气藏成因等方面尚缺系统研究,制约了气藏成藏过程的深化理解及综合利用。本研究聚集于鄂西地区上二叠统大隆组页岩,基于现场28个小时的长时间连续解吸实验,结合气体组分与同位素分析,系统总结了气藏天然气地球化学特征及对其成因进行了初步探讨。结果表明:(1)大隆组页岩解吸气中以CH₄(78.81%~91.18%/85.54%)为主、包含少量C₂H₈(1.56%~3.63%/2.46%),N₂(5.74%~18.94%/11.43%)和CO₂(0.18%~0.90%/0.63%),含微量硫化氢(0.55~1.06 ppm/0.69 ppm)。受吸附-扩散效应影响,解吸呈现出初始、中期和末期三阶段变化,其中,烃类(CH₄、C₂H₈)及主要非烃组分(N₂、CO₂)在中期解吸阶段(7~25小时)的组成最能代表储层原始气体特征。(2)大隆组页岩解吸气中的乙烷碳同位素特征(–37.84‰~–29.51‰)指示其为油型气来源,δ¹³C-C1 versus C1/(C2+C3),δ¹³C-C1 versus δ²H-C1,δ¹³C-C1 versus δ¹³C-CO₂图解则指示其为晚期热成因气,碳同位素倒转现象的出现则表明气藏内出现了干酪根原生气及油/凝析油次生气的混合。(3)气藏中的非烃气体的出现推测为无机-有机混合来源。其中,N₂主要来源于富铵黏土矿物的热分解(孤峰组中粘土含量为21.9%)。CO₂ versus δ¹³C-CO₂图解以及δ¹³C-CO₂(–8.01‰~5.93‰)指示CO₂以无机来源为主)可能为碳酸盐矿物热分解产物,含少量有机成因CO₂混入。地层热演化程度与广泛发育的草莓状黄铁矿指示H₂S可能为有机质热裂解或热化学硫酸盐还原(TSR)的产物。研究成果为页岩气资源评价与成藏机理研究提供了关键地球化学证据,支撑了鄂西地区及类似构造区页岩气高效勘探。