华南西部晚二叠世煤的沉积学特征及其古环境和古气候意义

The Late Permian is a period of transition from global Late Palaeozoic icehouse to Mesozoic greenhouse, and the elevated atmospheric CO2 level during end-Permian was associated with the greatest mass extinction. This project is aimed to investigate palaeoenvironmental changes of the palaeo-mires and the evolution of atmospheric compositions before the end-Permian mass extinction by studying sedimentological and geochemical characteristics preserved in the Late Permian paralic coal and coal measures. We will reconstruct depositional palaeogeography and sequence stratigraphic framework, analyse inertinite contents and carbon and sulfur isotope compositions of coal and organic matter in coal measures, study the Milankovitch cycles in coal section, and characterise the lithology and geochemistry of palaeosols. The time of coal deposition will be calculated by means of orbital signals reflected in the Milankovitch cycles and the carbon accumulation rates and the net primary productivity of palaeo-mires will be estimated, which will be compared with the global atmospheric CO2 and O2 pattern. The variation of base levels reflected by coal facies, inertinite maceral contents and calculated atmospheric oxygen levels, the carbon and sulphur isotopes and reflected carbon and sulphur cycles, in the Late Permian coal and coal measures will be correlated. All these data will be combined together to illustrate the response of the ecological functions of the palaeo-mires to the global palaeoenvironments and palaeoclimates during the transition from the Late Palaeozoic icehouse period to the Mesozoic greenhouse period.

晚二叠世是全球气候从以晚古生代冰室为主向中生代温室为主的过渡期，晚二叠世末期伴随大气CO2的增高而发生了地质历史上的最大生物灭绝事件。该项目以华南西部晚二叠世陆相和海陆过渡相煤和含煤岩系的沉积学及地球化学特征，揭示晚二叠世生物灭绝前的泥炭地古环境变化以及大气成分演化过程。将对含煤岩系沉积环境及等时层序地层对比、煤的惰质组含量、煤的碳硫同位素组成、煤和煤系米兰科维奇旋回、古土壤类型及地化特征等进行研究，利用煤层中米兰科维奇信号揭示的煤层聚集时限获得晚二叠世碳聚集速率及净初级生产力数据，并分析其与全球大气CO2及O2含量变化的对应性，对比分析不同古地理背景、不同层序、不同体系域中的煤层煤相、惰质组含量及反映的古野火事件及大气氧含量、碳硫同位素反映的全球碳硫循环等参数的变化规律，利用这些数据探讨晚二叠世生物灭绝期前后、冰室-温室过渡期泥炭地生态功能对环境和气候的响应关系。

晚二叠世末期伴随大气CO2的增高而发生了地质历史上的最大生物灭绝事件，无独有偶，二叠纪-三叠纪之交的煤层发育区与云南宣威肺癌发育区高度重合，意味着晚二叠世末期煤层及生物灭绝事件（EPME）与宣威肺癌的因果关系。该项目对晚二叠世陆相和海陆过渡相煤和含煤岩系的沉积学及地球化学特征进行研究，重点研究晚二叠世生物灭绝前的泥炭地古环境演化过程。项目取得的成果以下成果和认识：.（1）对宣威来宾矿区晚二叠世末期C1煤层的火山灰夹矸，采用SHRIMP法对其中的锆石的U-Pb同位素年龄进行测定，测得B1：251.7±0.75 Ma和B3：252.0±0.84 Ma。这些初步结果说明宣威组顶部C1煤层位于EPME附近。.（2）对滇东晚二叠世陆相煤及泥质岩中有机碳同位素组成进行研究，发现云南宣威地区晚二叠世末期C1煤的B1分层有机碳同位素负偏移的现象，这些数据进一步证实宣威地区C1煤层与P/T界线附近生物灭绝事件层位相吻合的结论。.（3）探索出计算成煤泥炭地碳聚集速率的方法，识别出晚二叠世煤层中蕴含的米兰科维奇周期信号，并以此为时间标尺，计算出晚二叠世煤层的堆积年限、泥炭地碳聚集速率以及净初级生产力等参数变化趋势。初步结果表明，晚二叠世末期煤层中的净初生产力有明显增加趋势。 .（4）依据煤中惰质组含量及反射率特征，估算出晚二叠世末生物灭绝期大气氧含量及当时森林野火类型，认为当时总体以地表火燃烧为主，林冠火和地下火为辅，并提出导致晚二叠世末植被丰度降低的原因很可能与当时越来越频繁且燃烧温度愈发炽热的火灾事件密切相关。.（5）综合研究认为晚二叠世陆相生态环境的紊乱是包括大气环境、气候条件、火灾事件等在内的多重因素共同作用叠加导致的结果，其中森林火灾事件的产生能够加剧植被体系毁坏，且短期内迅速导致整个陆相生态系统发生紊乱甚至崩溃。因此，我们建议，在研究晚二叠世末期陆地生态系统紊乱原因时，应更多地关注森林野火事件的发生和演变的研究。