煤层气作为一种清洁能源，在世界上备受关注，许多个国家和地区已成功开采。根据成因不同，煤层气可分为热成因气和生物气。热成因气是在煤化阶段，由煤热解所产生，期间没有微生物的参与。生物气是由微生物降解煤所产生。研究煤层气相关微生物多样性及其活性与功能对煤层气再生和揭示生物降解煤具有重要意义。近年来，生物气相关微生物多样性及生物气的再生等研究己在多个国家开展。在中国，煤层气相关研究起步较晚，而煤层气相关微生物的研究还未见报道。本研究以鄂尔多斯盆地柳林煤层气田和沁水盆地沁水煤层气田为研究对象，应用454高通量技术，在国内首次开展了煤层气田微生物多样性研究，并利用地球化学与微生物学相结合的方法研究了煤层气的成因类型、产甲烷菌的产甲烷潜能等，获得出以下结果：　　(1)柳林煤层气田煤层气的气体组成及稳定同位素比率揭示，柳林煤层气是混合成因气，既有热成因气，同时也具有生物成因气。　　(2)综合煤层气田产出水的16SrRNA基因文库和454测序，以及储层煤岩的454测序结果证明了专性甲基营养型的甲烷叶菌属产甲烷菌是柳林煤层气田的优势古菌。同时，产出水的产甲烷菌富集培养进一步表明，产甲烷现象只在添加甲醇为底物的培养基中观察到，且具有较高产甲烷速率。富集培养后的古菌同样以甲基型产甲烷菌为主。结论是，柳林地区的生物成因气主要是由甲基型产甲烷途径产生的。　　(3)对煤层气田产出水和储层煤岩的测序结果还显示，煤层气田的细菌以变形菌门为主；其中的发酵细菌，硫酸盐还原菌以及硝酸盐还原菌在煤的生物降解过程中发挥作用，从而为甲基型产甲烷菌提供底物以生产甲烷。　　(4)沁水煤层气田两主产煤层的煤层气气体组成及稳定同位素比率揭示：沁水煤层气两主产煤层的煤层气成因类型相同，都是混合成因气，既有热成因气，同时也具有生物成因气。　　(5)两个主产煤层产出水微生物的454测序结果显示：两煤层的微生物多样性很相似。古菌以甲烷杆菌科的产甲烷菌为主，占古菌序列的95％以上。这一结果显示，氢营养型产甲烷为该地区的主要产甲烷类型。细菌同样以变形菌门为主，发酵细菌、硫酸盐还原菌及硝酸盐还原菌同样存在于沁水煤层气田产出水中。　　(6)地球化学与454高通量测序结果表明，沁水煤层气田生物成因气的生成途径主要是氢营养型产甲烷。