石炭纪二叠纪大冰期气候的波动可细分为5个阶段,其具体特点如下:
1)太原组沉积时期到山西组沉积早期:气候温暖潮湿,大量发育煤层和碳酸盐岩,岩石颜色以灰色、深灰色、灰白色为主,泥岩具有较高的高岭石质量分数和较高的风化程度,反映了温暖潮湿的气候条件,沉积环境逐渐由海相向陆相过渡。
2)山西组沉积晚期到下石盒子组沉积期:气候向半干半湿及炎热转变,不发育煤层和碳酸盐岩,岩石颜色由以灰色调为主向紫红色调为主转变,高岭石质量分数降低,风化程度也降低,沉积环境以三角洲—河流沉积为主。
3)上石盒子组沉积早期:气候为半湿半干及炎热为主,不发育煤层和碳酸盐岩,岩石颜色以灰色调为主,夹灰绿、灰黄色,岩石风化程度较低,沉积环境以河流相为主。
4)上石盒子组沉积晚期:气候仍以为半湿半干及炎热为主,不发育煤层和碳酸盐岩,岩石颜色由以紫红色调为主,紫红色泥岩中发育大量的植物根迹化石,岩石风化程度升高,高岭石质量分数增大,沉积环境以河流沉积为主。
5)石千峰组沉积时期:气候为半干旱—干旱,中下部岩石颜色以紫色、紫红色为主,含石膏结核和片状、板状透明石膏晶体。