高容纳性含煤地层中的河流构型样式与叠置模式：澳大利亚东部上二叠统纽卡斯尔煤系研究

本研究针对澳大利亚悉尼盆地北部上二叠统纽卡斯尔煤系（NCM）中异常粗碎屑岩与厚煤层共存的成因争议，通过沉积学与地层学分析，提出该高容纳性海岸平原受控于弧后前陆盆地轴向河流系统，揭示了大型砾岩体与12层可采煤层的协同形成机制，为全球含煤盆地资源勘探提供了新模型。

　　

在晚二叠世，澳大利亚东部的悉尼盆地北部发育了全球重要的煤炭资源——纽卡斯尔煤系（Newcastle Coal Measures, NCM）。这一地层形成于亨特-鲍恩挤压事件相关的弧后前陆盆地轴部，不仅包含典型的含煤岩系（泥岩、砂岩和煤层），还保存了大量厚度达100米、宽度达20公里的线性砾岩体，这种粗碎屑岩与厚煤层的组合在全球滨海含煤地层中极为罕见。长期以来，学者们对这类特殊沉积组合的形成机制争论不休，尤其对高容纳性背景下厚煤层与大型砾岩体共存的现象缺乏合理解释。

为解决这一科学问题，由瑞典研究理事会和爱尔兰应用地球科学研究中心资助的国际团队，对NCM开展了系统的沉积学与地层学研究。研究人员通过野外露头观测、岩相分析和高精度U²³⁸-Pb CA-IDTIMS（化学剥蚀同位素稀释热电离质谱）定年技术，重建了晚二叠世海岸平原的古环境格局。该成果发表于《International Journal of Coal Geology》，为理解高容纳性盆地中煤与粗碎屑岩的共生机制提供了新范式。

关键技术方法包括：（1）对35公里海岸露头进行沉积构型解析；（2）识别四种岩相组合（FAA-FAD）；（3）孢粉生物带（Dulhuntyispora parvithola Zone）对比；（4）火山灰层等时面追踪；（5）盆地轴向河流系统古流向统计。

研究结果：

1. 岩相组合特征
   识别出四大岩相组合：FAA为沿岸平原主河道砾岩-砂岩体，FAB为泛滥平原互层泥砂岩，FAC为沼泽成因煤层，FAD为层状火山凝灰岩。其中FAA砾岩体呈南北向展布，反映盆地轴向河流输运体系。

2. 地层叠置模式
   尽管处于海平面波动期，NCM未显示典型层序地层单元，归因于高沉积物供给速率（约133 m/Myr）与构造沉降的协同作用。

3. 古地理重建
   提出悉尼盆地在晚二叠世向北延伸至新英格兰造山带南部，由大陆尺度南北向轴向河流系统输运砾石，修正了传统古地理模型。

结论与意义：
该研究首次阐明前陆盆地轴部高容纳性环境可同时发育厚煤层与大型砾岩体，挑战了"粗碎屑岩抑制成煤"的传统认知。主要创新点包括：（1）证实轴向河流系统可输送砾石至海岸平原；（2）建立火山灰层（如Frazer Beach凝灰岩）作为区域等时标志层；（3）提出生物量生产率、沉降速率与沉积供给的动态平衡控制煤岩发育。这一成果对全球含煤盆地资源预测具有指导价值，特别是对弧后前陆盆地煤炭-砾岩共生体系的勘探开发提供了理论依据。