鄂尔多斯盆地宾夕法尼亚纪—早二叠世煤的生物标志物与有机碳同位素：揭示华北古环境演变与气候驱动机制

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Biomarkers and organic carbon isotopes in Pennsylvanian–Early Permian coals of the Ordos Basin: Implications for palaeoenvironmental evolution in North China

　　本文通过生物标志物（如n-烷烃、多环芳烃PAHs）与有机碳同位素（δ13Corg）的综合分析，揭示了华北鄂尔多斯盆地河东煤田晚古生代煤层的古环境演化规律，首次提出早阿丁斯克期负碳同位素漂移与P2间冰期气候变暖及海平面下降的关联，为低纬度地区冰川-温室气候转型提供了分子地球化学新证据。

　　

亮点

本研究通过生物标志物和碳同位素分析，揭示了鄂尔多斯盆地晚古生代煤层记录的古环境演变过程，为理解低纬度地区对全球气候变化的响应提供了关键证据。

地质背景

在石炭-二叠纪时期，华北板块（NCP）位于赤道附近，被古特提斯洋和古亚洲洋环绕。河东煤田位于华北板块西缘，其煤层形成于热带气候条件下的滨海环境，保留了冰川-温室气候转型期的沉积记录。

样品与实验方法

从河东煤田的11号和3号煤层采集24件样品，进行了煤质分析、显微组分鉴定、生物标志物（n-烷烃、类异戊二烯、多环芳烃PAHs）和有机碳同位素（δ¹³C_org）测试。其中11号煤层为高热值烟煤，3号煤层为中低热值烟煤。

煤质特征

11号煤层加权平均挥发分35.84%，镜质体反射率0.88%，属高热值烟煤；3号煤层挥发分较低（12.65%），镜质体反射率1.70%，热演化程度更高。灰分和硫含量差异反映了沉积环境的变化。

有机质来源

n-烷烃分布和藿烷/甾烷比值表明有机质主要来自陆生植物和藻类。姥鲛烷/植烷（Pr/Ph）等参数显示沉积环境从氧化向还原条件转变。高分子量PAHs及其比值（如Fla/(Fla+Pyr)）的降低指示野火活动减弱，间接反映大气氧含量（pO₂）下降。

结论

山西组煤层δ¹³C_org负偏与早阿丁斯克期（P2间冰期）气候变暖对应，海平面下降导致陆生植物埋藏减少，光合作用优先吸收轻碳同位素（¹²C），引发碳同位素负漂移。该研究为华北地区晚古生代气候演变提供了生物标志物-同位素联合分析的新范式。