二叠纪-三叠纪之交是地质历史时期中极其特殊的一段时期,这期间发生了意义深远的环境剧变和生物灭绝事件,它们的成因问题一直是地质学家们研究的热点。此外,该时期也是各种重要矿产资源形成的主要阶段,例如晚二叠世时期的地层发育了我国南方丰富的煤炭资源和生烃潜力巨大的海相烃源岩,因此对该地质历史转折期的古环境演化特征进行深入的研究,同时具有科学和现实意义。作为晚二叠世末重大地质事件研究程度最高的地区,中国华南发育有各种类型的二叠纪-三叠纪剖面,包括陆相、海相和过渡相,这为解决包括晚二叠世末生物大灭绝(LPME)在内的生物-环境剧变的触发机制提供了绝佳的研究材料,但由于这些剖面大多分布在中上扬子地区,因而除作为二叠纪-三叠纪界限(PTB)全球界线层型剖面和点(GSSP)的煤山剖面研究程度较高之外,下扬子其他地区在该方面研究仍较为薄弱。经过细致的野外踏勘,幸运地在下扬子地区的皖南宣城一带发现了三个保存良好的上二叠统剖面,这些剖面都沉积于相对深水环境中,而深水剖面由于沉积较为连续,往往蕴含了碳酸盐岩剖面所不具备的信息,它们的发现同时也为研究不同水深的环境特点(与煤山剖面进行对比)和海洋结构提供了良好的物质基础。随着下扬子地区油气勘探的不断突破,研究区的上二叠统海相烃源岩的分布规律和形成机制也逐渐受到石油地质学家的关注。因此,本次研究在上述问题的基础上,对这三个剖面进行了细致的研究,采用的手段包括沉积学、岩石学、矿物学、地球化学等,并得到了以下几个主要结论。研究区上二叠统大隆组主要发育泥岩、硅质岩、碳酸盐岩和少量火山粘土岩,大部分以黑色岩系组合为主,详细的岩石学研究和地层对比结果显示研究区在大隆期时经历了一个完整的海进-海退的沉积旋回,并主要沉积于深水、还原滞留、欠补偿的海洋环境。本次研究选取牛山剖面作为重点研究对象,对其有机碳同位素组成和剖面时代进行了高精度采样分析,发现安徽宣城牛山剖面是首次在下扬子区发现的跨越晚吴家坪期-早印度期、同时含吴家坪阶-长兴阶界限(WCB)和PTB的稀有深水连续沉积序列。根据有机碳同位素组成和锆石U-Pb定年数据,显示牛山PTB位于剖面22.61～23.11 m(Ash-5～Ash-6)之间,LPME位于剖面21.62 m处,WCB位于剖面8 m附近。通过与煤山剖面和加拿大Buchanan Lake剖面的δ13Corg演化趋势对比分析,本文在牛山剖面识别出了三个明显的负碳偏移和两个明显的正碳偏移,具有良好的全球可对比性。这五次碳同位素漂移的原因各异,由老至新吴家坪期-长兴期WCB负碳偏移(NCIE-1)可能与海侵背景下的初级生产力升高及有机质类型的转变有关;长兴期正碳偏移PCIE-1可能与海退背景下陆相有机质的相对含量增加有关;而长兴期PCIE-2除与PCIE-1有类似控制因素外,还可能叠加了高生产率与绿硫细菌(GSB)大爆发的影响;与PTB有关的两次NCIE-2和NCIE-3则最有可能与晚二叠世末到早三叠世初全球频繁的火山活动有关。由于华南地区二叠纪-三叠纪之交的沉积记录中普遍发育具有火山成因的粘土岩,且本次剖面也不例外,因而它们的来源对于解决LPME的形成具有重要意义。下扬子地区三个深水PTB界线剖面粘土岩主要是由伊利石、伊蒙混层等粘土矿物,以及石英、锆石、长石等斑晶矿物组成;结合20个粘土岩地球化学的分析结果,发现这些粘土岩具有典型的火山成因特征,全岩微量元素组成特征表明其原岩可能是以中酸性为主的流纹英安岩,并具有弧岩浆作用的源区背景。通过对比发现,华南地区PTB界线粘土岩都具有相似的源区构造背景,可能来源于古特提斯洋周缘的陆陆碰撞,或泛大洋俯冲潘吉亚超大陆东缘(包括华南板块)所导致的长英质火山岩浆喷发,而与峨眉山或西伯利亚大玄武岩火成岩省的岩浆活动关系不大,且具有多期多源性特点,但下扬子地区PTB粘土岩与中上扬子地区的来源不完全一致,可能受到本地区周缘火山喷发的影响。这些在华南地区普遍发育的火山灰所代表的火山活动,以及同期全球其它大规模火山岩浆作用(包括镁铁质火山作用)可能是导致LPME的主要原因。在对牛山剖面的性质进行了相对精确的厘定之后,本文在该基础上对牛山剖面晚二叠世末的环境变化进行了剖析,并试图找出导致这些变化的内在驱动力。牛山剖面详细的沉积学观察、氧化还原敏感元素和黄铁矿硫同位素证据(Mo/A1,U/Al,和V/Al,FeT/Al,δ34Spy)共同表明,下扬子地区在吴家坪晚期时处于浅水的氧化-次氧化状态(区间Ⅰ),到早长兴期时,本地区底层水开始经历间歇性的水体硫化过程(区间Ⅱ),至长兴期中段又返回到相对氧化的环境(区间Ⅲ),随后极高含量的环境敏感元素指示晚长兴期的大部分时间开始遭受持续的硫化水体的侵扰(区间Ⅳ),最后在进入到晚二叠世末-早三叠世初时,水体开始变浅,还原程度减弱,但在生物灭绝线附近突然的出现一幕短暂水体硫化事件,之后便一直处于次氧化环境(区间V);以A1203,∑REE,Th,Nb和Hf为主的陆源输入指标在长兴期的变化表明,大陆风化加强事件发生在晚二叠世末海相生物大灭绝前,但沉积物的Eu异常变化表明火山喷发不是导致海洋中陆源输入加强的主要原因,而可能是大规模的火山作用引起的环境变化使得陆地生态系统崩溃有关;以TOC,Cuxs,Znxs为主的古生产力指标暗示下扬子地区海洋生产力经历了相对低但稳定的阶段(区间Ⅰ)、逐渐增强并伴随着强烈的波动(区间Ⅱ)、短暂而迅速的下降(区间Ⅲ)、相对高且稳定的阶段(区间Ⅳ)和逐渐降低的过程(区间Ⅴ);上述环境演化特征在剖面上的对应位置表明频繁的火山作用和广泛的海洋缺氧是导致LPME形成的主要原因。除此之外,本次研究新发现的三个野外剖面显示,大隆组主要发育以黑色硅质岩-泥岩为主的黑色岩系,该烃源岩普遍具有高有机质丰度、以Ⅱ2和Ⅲ型有机质为主,以及高-过成熟演化等特点,这主要受控于当时特殊的古地理条件和华南地区中生代广泛的火山岩浆活动。今后研究区的油气勘探应以找气为主,局部受后期热作用较小的地区,如泾县-广德一带,也可能存在一定的原油勘探潜力。