印度北卡兰普拉盆地阿育王含煤地层的多学科研究：古植物学、岩石学与地球化学特征及其古环境意义

这篇研究通过整合古植物学（megaflora/palynology）、煤岩学（petrography）和有机地球化学（biomarkers）等多学科手段，系统分析了印度北卡兰普拉盆地阿育王煤矿的含煤地层。研究发现以Glossopteridales为主的植物群落（含3属14种）揭示了二叠纪Artinskian-Kungurian期的热带湿润气候，煤质特征（镜质组反射率VRo%=0.54）表明其达中等变质程度（Medium rank D），惰质组优势（44 vol%）和Pr/Ph比值（3.95）指示氧化性泥炭堆积环境，为冈瓦纳古陆沉积演化提供了关键证据。

　　

Highlight

本研究首次报道了北卡兰普拉盆地阿育王煤矿的雄性生殖器官化石（Alatocarpus），为Glossopteridales的繁殖生物学提供了直接证据。

地质背景

北卡兰普拉盆地呈碟形展布（面积2280 km²），含煤地层发育于二叠系Barakar组。该盆地被Ashwa Pahar断裂分割为南北两部分，是印度冈瓦纳煤系的重要代表。

材料与方法

对24个样品进行多指标分析：

• 大化石（megaflora）采用形态分类法

• 孢粉学（palynology）通过醋酸解法提取微体化石

• 煤岩组分（macerals）按ISO-7404标准进行显微定量

• 生物标志物（biomarkers）通过GC-MS检测正构烷烃分布

主要发现

1. 古植物群特征

   大化石组合以Glossopteris（8种）为主导，伴生Gangamopteris和Vertebraria，揭示典型的冈瓦纳温带雨林生态系统。独特的Equisetales茎干化石（Schizoneura）指示局部湿地环境。

2. 煤质成因

   • 有机质来源：镜质组（vitrinite，34 vol%）与木质组织相关，而detrovitrinite（9 vol%）反映草本植物输入

   • 氧化指标：高惰质组（inertinite，44 vol%）与Pr/Ph比值（3.95）共同佐证干燥主导的成煤环境

   • 突变事件：黄铁矿（pyrite）团簇和硫含量峰值（3.65 wt%）暗示海侵事件

3. 古环境重建

   凝胶化指数（GI，0.20-3.72）与植被指数（VI，1.07-4.23）显示limno-telmatic（湖沼-沼泽过渡相）沉积模式，频繁的干湿交替通过TPI（组织保存指数，1.44-9.12）波动得以印证。

Conclusion

阿育王煤矿记录了Artinskian-Kungurian期热带沼泽的生态动态：Glossopteris森林在周期性洪水（rheotrophic）和海洋入侵影响下，经微生物降解形成中阶D型煤（VRo%=0.54）。该成果为冈瓦纳古陆碳循环研究提供了新的生物地球化学视角。