陆相盆地古气候变化与环境演化、聚煤作用

为了揭示陆相盆地古气候变化与沉积环境、聚煤作用耦合关系,应用同位素地球化学、煤岩学等理论和方法,进行了柴北缘中侏罗统大煤沟组上段(巴柔期)主采煤层煤岩组分、有机碳同位素组成(δ13CO)及其古气候意义研究。研究煤层(7号和F煤层)δ13CO值平均为-23.9‰,分别变化在-26.7‰~-21.6‰和-25.6‰~-22.9‰。根据沼泽、陆源碎屑体系交替演化特征和煤层有机碳δ13CO值变化规律,将大煤沟组上段划分为8个阶段并对应于1个长周期旋回(C1)和3个短周期旋回(C2)。认为低变质煤δ13CO值在反映古大气CO2同位素组成及其含量变化的同时,还记录了聚煤期(植物生长至泥炭化阶段末)古气候(温度和湿度)的变化:湿暖古气候有利于成煤植物对碳同位素分馏及贫13C腐殖质(镜质组前身)的形成,煤δ13CO值降低;干热古气候不利于植物对碳同位素的分馏,但有利于富集13C的惰质组(丝质体)形成,进而引起煤δ13CO值升高。从煤层δ13CO值所反映的气候变化与陆源碎屑体系废弃、复活及聚煤发生、终止关系角度提出了陆相盆地古气候与沉积环境、聚煤作用关系模型,指出在盆地构造活动、基底沉降较稳定和均匀的煤系沉积过程中,气候变化通过盆地和流域内径流深度(年平均降雨量减去年平均蒸发量)和植被发育演化控制了绝对湖平面变化、沉积物的产生和搬运(供给)速率,进而引起盆地内沼泽、陆源碎屑两种矛盾体系的交替与演化。