安徽宿松地区中二叠统地层发育，主要由碳酸盐岩、碎屑岩和硅质岩组成，本文主要根据野外地质调查、碳酸盐岩微相分析、粘土矿物分离和定量计算，阐述了研究区中二叠统的岩相、沉积相和粘土矿物特征，并对其沉积环境和古气候演化进行了分析。研究区中二叠统主要岩石类型有砾屑灰岩、生物碎屑颗粒灰岩、生物碎屑泥粒灰岩、生物碎屑粒泥灰岩、泥晶灰岩、硅质岩、页岩和少量的白云岩，岩相分析显示栖霞组下部碎屑岩段为滨海沼泽相，臭灰岩段下部为台地相，上部为中斜坡相，下硅质层为下斜坡相或盆地相，本部灰岩下部为台地相，上部为下斜坡相或盆地相，上硅质层为下斜坡相或盆地相，顶部灰岩下部为台地相，上部为下斜坡相，孤峰组主要是盆地相，武穴组为台地相，在中二叠世期间，研究区经历了三次主要的海侵，分别沉积了栖霞组的臭灰岩段、本部灰岩段和孤峰组。利用粘土矿物分离实验，提取了碳酸盐岩、碎屑岩和硅质岩中的粘土矿物，主要步骤有粉碎样品、去除碳酸盐岩、去除有机质、悬浮液制备和粘土矿物提取，将分离得到的每个粘土矿物样品分别制作成自然定向片、乙二醇定向片和高温定向片，利用专业软件识别出粘土矿物的类型并计算出粘土矿物的相对含量。粘土矿物分析结果显示，研究区中二叠统粘土矿物以伊利石为主要，平均含量为60.37%，高岭石次之，平均含量为28.48%，绿泥石较少，平均含量为3.72%，伊蒙混层平均含量为7.43%；样品伊利石Kübler指数均大于0.25Δθ°，表明粘土矿物结晶度较差，变质程度较低，可以用来恢复古气候环境。结合研究区沉积环境和粘土矿物组合特征，本文用伊利石作为古气候指示因子，气候寒冷干燥，母岩风化程度较低，则伊利石含量较高，反之伊利石含量较低，据此，我们把研究区中二叠世古气候变化分为5个时期，4个冷热周期和1个寒冷期，其中栖霞期有3个冷热周期，孤峰期1个冷热周期，武穴期1个寒冷期，尽管武穴期伊利石的含量较高，但有减小的趋势，表明气候有变暖的趋势。从整个中二叠世来看，伊利石含量“两端多中间少”，从栖霞期到孤峰期，气候由寒冷干燥过渡到温暖潮湿，在武穴期，气候突然寒冷干燥，与Bo Chen et al.（2013）利用牙形石δ18O数据测得的中国华南地区中二叠世古气候变化趋势相似，但中二叠世晚期气候拐点比本文要晚，可能是火山及热液活动延缓了海水温度的下降或牙形石的生活习性发生了改变，牙形石栖息水层变浅，导致记录的海水温度偏高。