华北板块石炭—二叠纪时期位于北半球低纬度地区,发育一套下部由近海碳酸盐岩与陆源碎屑岩相互沉积组成的含煤岩系和上部由陆源碎屑岩组成的红色陆相地层,其内蕴藏着丰富的煤炭资源和古环境信息。本研究在系统收集华北板块露头剖面、钻孔、岩心、测井等资料的基础上,结合分析化验数据及相关已发表文献,运用沉积学、层序地层学、煤岩学、年代学、地球化学相结合的方法,对克拉通背景下海陆过渡相层序地层格架下聚煤模式、海陆过渡相厚煤层中的古气候信号、冰室期—温室期河流类型转变特征、石炭—二叠纪古气候等古环境记录进行研究。取得了以下几方面的认识:（1）华北板块石炭—二叠纪地层中识别出了6种岩石类型和10个相类型,并组合为3种相组合,分别为河流、三角洲和浅海。通过识别关键型层序界面和垂向上的相变化,将华北板块石炭—二叠纪地层分为10个层序（层序1到层序10）。华北板块的物源主要来自于北部地区。从层序1到层序10,华北板块经历了从浅海到前三角洲、三角洲前缘,到三角洲平原,再到河流沉积环境的转变,同时经历了由低可容空间背景向高可容空间背景的转变,古气候也从潮湿环境逐渐变为半干旱环境。（2）华北板块石炭—二叠纪地层的聚煤作用主要受到相对海平面变化、古气候和古地理的控制。华北板块最主要的成煤环境为三角洲平原。从层序1到层序10,随着海水大规模的向南退却,三角洲逐渐向南推进,聚煤中心也从华北板块的北部地区逐渐向中部和南部地区迁移。华北板块层序2中的旋回层特征和准层序的出现,以及层序4底部海平面的显著下降与石炭纪晚期和二叠纪早期的冈瓦纳冰川事件有关。提出了克拉通背景下海陆过渡相层序地层格架下的2种聚煤模式。硅质碎屑岩与碳酸盐岩互层序列中厚煤层主要分布于海侵体系域早期。硅质碎屑岩沉积序列的厚煤层主要分布于向陆方向地区的海侵体系域晚期。（3）华北板块海陆过渡相厚煤层中识别出3个向上变干和向上变湿的旋回,每个旋回持续时间为20～30 ka。煤层旋回周期接近于二叠纪早期的米兰科维奇旋回的岁差旋回,因此在克拉通背景下海陆过渡相厚煤层中包含了岁差旋回的气候信号。高与低夏季日照量的交替变化导致湿润和干燥气候的交替变换,从而记录在煤层的干—湿旋回中。（4）利用排水量变化率分类标准,识别出以发育宏观尺度和中等尺度的交错层理为特征的低排水量变化率的河流和以宏观尺度的河道和发育低角度层理和平行层理为特征的中等排水量变化率的河流。从冰室期、冰室期—温室期过渡期再到温室期,观察到一个逐步、长期的从低排水量变化率的河流到中等排水量变化率的河流的转变,树干碎屑逐渐减少,成岩改变的泛滥平原沉积物愈加发育。冰室期—温室期河流类型转变的原因解释为受湿润到半干旱的古赤道气候的转变控制。陆相二叠—三叠纪剖面中并非所有的环境变化都能记录在沉积特征上。部分区域的河流通过改变排水量的变化和泥砂负荷的排放来缓冲甚至抵消二叠纪末陆地生态系统紊乱中的环境信号和植被的响应。（5）将华北板块古低纬度地区石炭—二叠纪沉积序列中的化学蚀变指数与古中、高纬度冈瓦纳地区的化学蚀变指数对比,得出化学蚀变指数值与大气中p CO2、陆相煤中δ13Corg和海洋碳酸岩δ13C和δ18O中存在11个全球同步的变化趋势。识别出6个全球变暖事件（A,C,E,G,I,K）和5个全球变冷事件（B,D,F,H,J）。其中变暖事件A,C,E,I和K与火山事件和冰川消融有关,变冷事件B,D,H和J与陆地碳汇、玄武岩风化、Pangea的聚集、冰川事件及硫酸盐气溶胶等有关。变冷事件F和变暖事件G与任何已知的冰川事件无关。从晚古生代冰室期—温室期,赤道到两极的温度和湿度梯度逐渐减小,气候变化幅度和敏感性逐渐降低,表明了晚古生代冰期繁盛至消亡时期全球大气和海洋环流的变化。