【目的】中二叠世全球发生重大气候变化,该转变过程对四川盆地茅口组一段(以下简称茅一段)的影响尚不明确。【方法】通过剖面实测、岩心观察、薄片鉴定、主量元素、微量元素、微区碳氧同位素和团簇同位素等分析,恢复四川盆地茅一段的古温度,探讨凉水沉积特征与沉积模式。【结果】茅一段主要为灰黑色泥岩—泥质灰岩—灰岩韵律层,宏观上呈现“眼球—眼皮状”构造,沉积建造具四段式结构;岩石结构多为灰泥支撑,不含早期胶结物和内碎屑,古生物类型以双壳、介壳、苔藓虫和钙藻等异养型生物为主。利用生物壳体和全岩δ¹⁸O值、ω(Mg)/ω(Ca)比值恢复的古温度T₁集中于7.07℃~11.84℃,T₂集中于13.84℃~14.15℃,T₃集中于8.02℃~12.88℃,团簇同位素(Δ₄₇)模拟恢复的古温度为19℃,古温度随着四段式结构呈现波动上升的趋势,稀土元素δEu普遍呈负异常特征,与全球性冰期事件对应良好,δEu随古温度增大而增大,均指示凉水沉积环境。【结论】全球性的古气候变化和区域性的“两台一凹”的沉积格局联合控制了茅一段凉水沉积物在组构、古生物组合、韵律结构等方面的差异,凹陷内具有黏土矿物含量高、泥岩—泥质灰岩—灰岩韵律层发育完整、底栖有孔虫和介壳繁盛的特征。