大同含煤盆地是我国特有的双纪含煤盆地之一,其盆地的形成演化、沉积作用、聚煤特征以及煤变质作用等问题倍受国内外学者的关注。笔者以岩石学、沉积学、大地构造学、煤田地质学理论为指导,采用裂变径迹年代学、镜质组反射率法、沉积速率法等技术手段,从大同石炭二叠纪和侏罗纪双纪煤田含煤岩系煤变质特征研究入手,围绕含煤盆地各地质历史时期的沉积-构造岩浆活动事件特征和煤变质作用古地温场恢复两个关键问题,在深入开展石炭-二叠系及侏罗系煤类、镜质组反射率、煤系地层的埋藏-沉降史和古地温场特征研究的基础上,分析引发煤化作用的古地温、有效作用时间等因素,结合盆地沉积-构造岩浆活动事件的特征和作用时限,揭示了大同石炭二叠纪和侏罗纪双纪含煤盆地煤变质作用演化进程,阐明了大同含煤盆地煤变质作用与沉积-构造岩浆活动演化的耦合关系。对进一步认识和研究大同一带自晚古生代以来的陆壳演化特征具有重要意义。通过研究,主要取得以下成果和认识:1、大同双纪含煤盆地石炭-二叠系主采煤层煤类主要为气煤类,其次为长焰煤、长焰煤-气煤、气煤-1/3焦煤及1/3焦煤类,部分地区存在贫瘦煤、无烟煤和天然焦等混煤类。正常煤镜质组最大反射率值Ro,max为0.57~0.96%,个别煤层Ro,max高达5.36%。侏罗纪主采煤层煤类主要为弱粘煤类,镜质组最大反射率值为0.51~0.94%。侏罗纪煤与石炭二叠纪煤的变质程度相近,均为中低煤化度煤。2、大同双纪含煤盆地从晚古生代至下侏罗统永定庄组沉积之前,原始地层最大沉积厚度为2162m。自侏罗系下统永定庄组至白垩系下统左云组沉积之前,侏罗系原始地层最大沉积厚度为868m。自白垩系左云组至新近系松散堆积层沉积之前,白垩系和古近系原始地层最大沉积厚度为1269m。大同一带在早中生代接受了三叠系中下统地层的沉积,地层厚度介于705~1374m。3、大同一带自晚古生代以来经历了三次构造热事件和三次抬升冷却事件。三次构造热事件的峰值年龄分别为245.39~232.26Ma,179Ma,140.20~136.16Ma,分别对应于中晚三叠世煌斑岩岩浆活动事件、早-晚侏罗世口泉-鹅毛口大断裂活动以及早白垩世玄武质安山岩和辉绿岩岩浆活动事件。三次抬升冷却事件的峰值年龄为202Ma,157Ma,45±3Ma~36±3Ma,第一次抬升冷却事件发生于晚三叠世,隆起前石炭二叠纪煤层达到最大埋藏深度2100m;第二次抬升冷却事件发生于晚侏罗世,隆起前石炭二叠纪煤层达到的埋藏深度仅962m,侏罗纪煤层达到的埋藏深度仅829m;第三次抬升冷却事件发生于始新世,隆起前石炭二叠纪煤层的埋藏深度达1878m,侏罗纪煤层达到最大埋藏深度1745m。4、大同一带石炭-二叠系太原组8号煤变质作用过程中经历的正常埋深最高古地温值Tmax为80.29~146.69℃;异常最高古地温值在255.30~362.01℃之间。山西组4号煤变质作用过程中经历的正常埋深最高古地温值Tmax为83.83~128.19℃;异常最高古地温值在235.52~366.97℃之间。煤层发生变质作用的基础古地温梯度值为3.72~4.78℃/100m,受岩浆作用影响,古地温梯度均值曾达7.74℃/100m。侏罗系大同组煤变质作用过程中曾经历的正常埋深最高古地温在66~144.26℃之间,煤层发生变质作用所经历的古地温梯度大于华北地区平均古地温梯度4.4℃/100m。5、石炭二叠系煤层在晚三叠世岩浆活动导致的异常古地温场和沉降造成的最大埋藏深度共同作用下发生了煤变质的高温短时效应,完成了以异常热变质作用为主的基础煤变质作用,最大镜质组反射率达到0.5~0.7%。与岩浆直接接触区的煤层发生接触煤变质作用,个别煤层的最大镜质组反射率达到1.92~5.36%;距离岩体较近的煤层发生了岩浆热变质作用,正常煤的最大镜质组反射率达到0.6~0.8%。在晚侏罗世盆地第二次隆升以前,石炭-二叠系煤层的埋藏深度和古地温不足以使煤层发生进一步变质,而侏罗系煤层仅进入煤变质作用初级阶段。始新世盆地隆起前,受早白垩世玄武质安山岩和同期浅成相的辉绿岩岩浆活动影响,大同一带古地温梯度高于当时华北地区平均古地温梯度4.4℃/100m。在较大埋藏深度和较高古地温场的影响下,局部地区石炭-二叠系煤层发生二次变质作用,完成煤变质作用演化进程,镜质组反射率达到0.8~0.9%以上;侏罗系煤层完成以异常热变质作用为主的煤变质演化进程,镜质组反射率达到0.61~0.93%。大同双纪含煤盆地石炭-二叠系和侏罗系煤层的煤变质作用进程是在沉降作用导致埋藏深度和构造岩浆活动导致的异常古地温场等共同影响下不断推进、完成的,煤变质作用与自晚古生代以来的沉积-构造岩浆活动具有良好的耦合关系。