安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系：沉積地球化學(xué)特征與含礦性解析一、引言1.1研究背景與意義早寒武世在地球演化進(jìn)程中占據(jù)著極為關(guān)鍵的地位，這一時(shí)期發(fā)生了諸多重大地質(zhì)事件，如著名的寒武紀(jì)大爆發(fā)，大量的無(wú)脊椎動(dòng)物化石在寒武紀(jì)早期地層中突然大量出現(xiàn)，這一現(xiàn)象至今仍吸引著眾多地質(zhì)學(xué)家和古生物學(xué)家的深入研究，成為探索生命演化奧秘的關(guān)鍵窗口。同時(shí)，全球冰川事件也在早寒武世留下了深刻的印記，對(duì)當(dāng)時(shí)的地球環(huán)境產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。在這一時(shí)期形成的早寒武世黑色巖系，是一套以富含有機(jī)質(zhì)為特征的海相細(xì)粒沉積巖組合，涵蓋了各種暗色頁(yè)巖、硅質(zhì)巖、粉砂巖以及少量碳酸鹽巖。中國(guó)南方下寒武統(tǒng)黑色巖系素有“多金屬富集層”的美譽(yù)，其中富含V、U、P、REE（稀土元素）、Ni、Mo、PGE（鉑族元素）等多種元素，其成因復(fù)雜，一直是地質(zhì)學(xué)界研究的熱點(diǎn)。不同學(xué)者從不同角度提出了多種成因觀點(diǎn)，包括熱鹵水、火山物質(zhì)和地外物質(zhì)模式；海底熱泉或其它陸源等未定型模式；正常海水沉積作用和有機(jī)質(zhì)富集作用模式；海相熱水成因的多階段模式等。這些觀點(diǎn)的提出，反映了黑色巖系成因研究的復(fù)雜性和多樣性，也表明對(duì)這一領(lǐng)域的研究仍有待進(jìn)一步深入。安徽石臺(tái)地區(qū)地處皖南造山帶南部，是重要的金、鉛、鋅、銀礦區(qū)。區(qū)內(nèi)的早寒武世黑色巖系作為該地區(qū)的重要地層，對(duì)揭示區(qū)域地質(zhì)演化歷程、剖析成礦作用機(jī)制起著舉足輕重的作用。研究石臺(tái)地區(qū)早寒武世黑色巖系，能夠?yàn)榱私庠摰貐^(qū)在早寒武世時(shí)期的古地理環(huán)境、古氣候條件以及沉積演化過(guò)程提供關(guān)鍵線索。通過(guò)對(duì)巖系中地球化學(xué)元素的分析，可推斷當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境，如氧化還原條件、水體酸堿度等，進(jìn)而重建區(qū)域地質(zhì)歷史。對(duì)該巖系含礦性的研究，有助于深入探討成礦作用的類型、時(shí)間和地質(zhì)背景。明確巖系中各類金屬元素的富集規(guī)律和賦存狀態(tài)，能夠判斷其是否具備成礦潛力，確定礦源層或初始礦胚層，為后續(xù)的礦床勘探和開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和礦產(chǎn)資源的合理利用具有重要意義。通過(guò)對(duì)石臺(tái)早寒武世黑色巖系的研究，還能為其他類似地區(qū)的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)提供寶貴的借鑒和參考，完善區(qū)域地質(zhì)勘探、礦產(chǎn)儲(chǔ)量估算和勘探方案等，對(duì)推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步具有現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)的意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀早寒武世黑色巖系的研究一直是國(guó)內(nèi)外地質(zhì)學(xué)界的熱門(mén)話題。在國(guó)外，相關(guān)研究起步較早，主要聚焦于黑色巖系的地球化學(xué)特征和沉積環(huán)境分析。學(xué)者們運(yùn)用先進(jìn)的分析技術(shù)，對(duì)黑色巖系中的主量元素、微量元素和稀土元素等進(jìn)行了細(xì)致的測(cè)定和研究，發(fā)現(xiàn)黑色巖系中某些元素的富集與特定的沉積環(huán)境和地質(zhì)過(guò)程密切相關(guān)。通過(guò)對(duì)黑色巖系中有機(jī)質(zhì)的研究，探討了當(dāng)時(shí)的古海洋生產(chǎn)力和生物地球化學(xué)循環(huán)。在沉積環(huán)境方面，國(guó)外研究多基于海洋地質(zhì)學(xué)和沉積學(xué)理論，結(jié)合地球化學(xué)數(shù)據(jù)，重建了早寒武世時(shí)期的古海洋環(huán)境，如水體深度、氧化還原條件等。國(guó)內(nèi)對(duì)于早寒武世黑色巖系的研究也取得了豐碩成果。在地球化學(xué)方面，眾多學(xué)者針對(duì)中國(guó)南方下寒武統(tǒng)黑色巖系開(kāi)展了深入研究，分析了其元素地球化學(xué)特征，揭示了其物質(zhì)來(lái)源、氧化還原條件和古海洋生產(chǎn)力等關(guān)鍵信息。研究表明，中國(guó)南方下寒武統(tǒng)黑色巖系富含多種金屬元素，其成因與熱水沉積、正常海水沉積以及有機(jī)質(zhì)富集等多種因素有關(guān)。在沉積學(xué)方面，通過(guò)對(duì)黑色巖系的巖石學(xué)特征、沉積構(gòu)造和地層序列的研究，探討了其沉積環(huán)境和沉積演化過(guò)程。學(xué)者們認(rèn)為，早寒武世時(shí)期中國(guó)南方地區(qū)的沉積環(huán)境復(fù)雜多樣，受海平面變化、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等因素影響，經(jīng)歷了海侵-海退旋回。針對(duì)安徽石臺(tái)地區(qū)早寒武世黑色巖系的研究相對(duì)較少。已有的研究主要集中在對(duì)該地區(qū)黑色巖系的地質(zhì)特征和地球化學(xué)特征分析，如對(duì)石臺(tái)地區(qū)下寒武統(tǒng)荷塘組及黃柏嶺組黑色巖系的巖性、厚度、分布規(guī)律等進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)黑色巖系中部碳質(zhì)頁(yè)巖為“多金屬富集層”，其形成于海相熱水沉積作用，沉積環(huán)境從早期的缺氧還原環(huán)境逐漸過(guò)渡到后期的半還原-氧化環(huán)境。然而，這些研究在含礦性方面的探討尚不夠深入，對(duì)于成礦元素的賦存狀態(tài)、成礦機(jī)制以及礦床勘探和開(kāi)發(fā)的建議等方面還存在不足?，F(xiàn)有研究雖在早寒武世黑色巖系的地球化學(xué)和沉積學(xué)等方面取得了一定進(jìn)展，但仍存在一些尚未解決的問(wèn)題。在地球化學(xué)研究中，對(duì)于某些元素的富集機(jī)制和遷移規(guī)律的認(rèn)識(shí)還不夠清晰，不同地區(qū)黑色巖系地球化學(xué)特征的對(duì)比研究也有待加強(qiáng)。在沉積學(xué)研究中，對(duì)于沉積環(huán)境的精確重建和沉積演化過(guò)程的動(dòng)態(tài)分析還存在一定困難。在含礦性研究方面，對(duì)于早寒武世黑色巖系與成礦作用的關(guān)系，特別是在礦床勘探和開(kāi)發(fā)的實(shí)際應(yīng)用方面，仍需要進(jìn)一步深入研究。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本研究將全面、系統(tǒng)地對(duì)安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系進(jìn)行多維度探究，涵蓋地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征以及含礦性等關(guān)鍵領(lǐng)域。在地質(zhì)特征方面，開(kāi)展細(xì)致的野外地質(zhì)調(diào)查工作。對(duì)石臺(tái)早寒武世黑色巖系的地層剖面進(jìn)行詳細(xì)實(shí)測(cè)，精確記錄各巖性層的厚度、巖性組合以及它們之間的相互關(guān)系。例如，荷塘組自下部至上部巖性依次為硅質(zhì)巖/硅質(zhì)頁(yè)巖、含硅碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖、含碳質(zhì)頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥巖；黃柏嶺組自下部至上部巖性依次為硅質(zhì)巖/硅質(zhì)頁(yè)巖、含硅質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)泥巖夾硅質(zhì)泥巖和含碳泥狀灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖。同時(shí)，深入觀察沉積構(gòu)造，如層理構(gòu)造、韻律層等，以判斷其沉積環(huán)境和沉積過(guò)程。通過(guò)對(duì)這些地質(zhì)特征的分析，構(gòu)建該地區(qū)早寒武世黑色巖系的地層格架，為后續(xù)研究奠定堅(jiān)實(shí)的地質(zhì)背景基礎(chǔ)。針對(duì)地球化學(xué)特征，對(duì)黑色巖系的樣品進(jìn)行全面的野外、室內(nèi)分析。運(yùn)用先進(jìn)的分析技術(shù)，測(cè)定主量元素、微量元素和稀土元素的含量。通過(guò)主量元素分析，了解巖石的基本化學(xué)組成，判斷其物質(zhì)來(lái)源。微量元素和稀土元素分析則有助于揭示沉積環(huán)境、氧化還原條件以及古海洋生產(chǎn)力等重要信息。例如，研究微量元素組成及相關(guān)元素比值，判斷黑色巖系是否形成于海相熱水沉積作用。分析稀土元素配分模式，探討是否有深源物質(zhì)的加入以及沉積環(huán)境的變化。結(jié)合元素分析結(jié)果，深入探討該巖系的物源性質(zhì)，重建其地質(zhì)演化過(guò)程。在含礦性研究上，對(duì)黑色巖系中的礦床進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查。分析成礦元素的種類、含量和分布規(guī)律，確定礦化富集部位。研究成礦元素的賦存狀態(tài)，判斷其是否具備工業(yè)開(kāi)采價(jià)值。通過(guò)對(duì)荷塘組及黃柏嶺組中部“多金屬富集層”碳質(zhì)頁(yè)巖成礦金屬元素的分析，初步判斷此層位是否為多金屬元素的礦源層或初始礦胚層。探討該地區(qū)成礦作用的類型、時(shí)間和地質(zhì)背景，為礦床的勘探和開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。1.3.2研究方法本研究采用多種研究方法，確保研究的全面性和科學(xué)性。在野外地質(zhì)調(diào)查過(guò)程中，對(duì)石臺(tái)地區(qū)進(jìn)行全面的實(shí)地勘查，按照1:5萬(wàn)的比例尺，對(duì)下寒武統(tǒng)荷塘組及黃柏嶺組黑色巖系進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)填圖。通過(guò)穿越法和追索法，系統(tǒng)觀察地層的出露情況、巖性特征、接觸關(guān)系以及構(gòu)造變形等。選擇露頭良好、地層序列完整的區(qū)域，實(shí)測(cè)地層剖面，使用地質(zhì)羅盤(pán)、測(cè)繩等工具，精確測(cè)量地層的厚度、產(chǎn)狀，并詳細(xì)記錄各層的巖性、沉積構(gòu)造等信息。樣品采集與分析工作至關(guān)重要。在野外按照一定的間距和代表性原則，采集黑色巖系的巖石樣品。對(duì)于不同巖性層，如硅質(zhì)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥巖等，分別采集足夠數(shù)量的樣品，以保證分析結(jié)果的可靠性。將采集的樣品進(jìn)行編號(hào)、登記，妥善保存并帶回實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室中，首先對(duì)樣品進(jìn)行清洗、粉碎、研磨等預(yù)處理，使其達(dá)到分析要求。采用X射線熒光光譜儀（XRF）分析主量元素含量，該方法具有分析速度快、精度高、可同時(shí)測(cè)定多種元素等優(yōu)點(diǎn)；運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測(cè)定微量元素和稀土元素含量，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出極低含量的元素。在地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理方面，運(yùn)用多種方法對(duì)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘。計(jì)算相關(guān)元素比值，如V/Cr、Ni/Co等，這些比值在判斷沉積環(huán)境的氧化還原條件方面具有重要指示作用。采用球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化、北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化等方法，對(duì)稀土元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，繪制稀土元素配分模式圖，以便更直觀地分析稀土元素的分布特征和異常情況。通過(guò)相關(guān)性分析，研究不同元素之間的相互關(guān)系，探討元素的來(lái)源和遷移規(guī)律。運(yùn)用主成分分析（PCA）等多元統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，提取主要信息，揭示黑色巖系的地球化學(xué)特征和成因機(jī)制。二、區(qū)域地質(zhì)背景2.1安徽地區(qū)早寒武世古地理格局早寒武世時(shí)期，安徽地區(qū)呈現(xiàn)出獨(dú)特的“兩盆夾一臺(tái)”古地理格局。在這一格局中，北部為碳酸鹽巖臺(tái)地，此臺(tái)地在當(dāng)時(shí)的地質(zhì)環(huán)境下，是碳酸鹽物質(zhì)大量沉積的區(qū)域，其形成與當(dāng)時(shí)的海平面變化、水體酸堿度以及生物活動(dòng)等因素密切相關(guān)。碳酸鹽巖臺(tái)地的存在，反映了早寒武世時(shí)期安徽北部地區(qū)相對(duì)穩(wěn)定的淺水環(huán)境，適宜大量的造礁生物生長(zhǎng)和碳酸鹽物質(zhì)的沉淀。南北兩側(cè)則為陸棚-盆地，這些陸棚-盆地是沉積作用活躍的區(qū)域。陸棚作為連接大陸和深海的過(guò)渡地帶，接受了來(lái)自大陸的陸源碎屑物質(zhì)以及海洋中的生物碎屑等，形成了各種類型的沉積巖，如泥頁(yè)巖、粉砂巖等。盆地則處于更深的水體環(huán)境，沉積了細(xì)粒的沉積物，為黑色巖系的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。石臺(tái)地區(qū)在這一古地理格局中處于斜坡位置，這一特殊的地理位置對(duì)其沉積環(huán)境和地質(zhì)演化產(chǎn)生了重要影響。斜坡位置使得石臺(tái)地區(qū)既受到陸源物質(zhì)的影響，又受到海洋環(huán)境的作用，沉積物質(zhì)來(lái)源豐富多樣。在早寒武世的地質(zhì)演化過(guò)程中，斜坡位置的地形起伏和水流變化，導(dǎo)致了沉積作用的復(fù)雜性。不同時(shí)期的海平面升降、水流方向和強(qiáng)度的改變，使得石臺(tái)地區(qū)的沉積物類型和沉積厚度發(fā)生了明顯的變化。在海侵時(shí)期，水體加深，沉積物粒度變細(xì)，以泥質(zhì)和硅質(zhì)沉積為主；在海退時(shí)期，水體變淺，陸源碎屑物質(zhì)增多，沉積粒度變粗。這種沉積環(huán)境的變化，記錄了早寒武世時(shí)期安徽地區(qū)的地質(zhì)演化歷史，也為研究黑色巖系的形成和含礦性提供了重要線索。2.2地層分布與特征研究區(qū)內(nèi)，下寒武統(tǒng)荷塘組廣泛分布于石臺(tái)地區(qū)的多個(gè)區(qū)域，在地質(zhì)歷史的長(zhǎng)河中，荷塘組的沉積記錄了早寒武世時(shí)期特定的地質(zhì)演化信息。其巖性自下而上呈現(xiàn)出規(guī)律性變化，下部主要為硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖，這些巖石的形成與當(dāng)時(shí)的海洋環(huán)境密切相關(guān)。硅質(zhì)巖的形成可能與硅質(zhì)生物的大量繁殖和沉積有關(guān)，硅質(zhì)頁(yè)巖則是在相對(duì)安靜的水體環(huán)境中，由硅質(zhì)和泥質(zhì)物質(zhì)混合沉積而成。中部為含硅碳質(zhì)頁(yè)巖和碳質(zhì)頁(yè)巖，碳質(zhì)的富集表明當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境可能處于缺氧或貧氧狀態(tài)，有利于有機(jī)質(zhì)的保存和積累。上部則為頁(yè)巖、含碳質(zhì)頁(yè)巖以及鈣質(zhì)泥巖，頁(yè)巖的出現(xiàn)反映了水體能量的相對(duì)穩(wěn)定，鈣質(zhì)泥巖的形成可能與海水中的鈣含量以及生物活動(dòng)有關(guān)。荷塘組與下伏震旦系呈不整合接觸，這種不整合關(guān)系記錄了一次重要的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，表明在震旦紀(jì)之后，該地區(qū)經(jīng)歷了地殼的抬升、剝蝕等過(guò)程，然后才開(kāi)始了荷塘組的沉積。與上覆黃柏嶺組則為整合接觸，顯示了沉積過(guò)程的連續(xù)性，在荷塘組沉積之后，該地區(qū)沒(méi)有發(fā)生明顯的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或沉積間斷，從而使得黃柏嶺組能夠在荷塘組的基礎(chǔ)上連續(xù)沉積。黃柏嶺組同樣在石臺(tái)地區(qū)有著廣泛的出露，其沉積特征與荷塘組既有聯(lián)系又有區(qū)別。自下而上，巖性依次為硅質(zhì)巖/硅質(zhì)頁(yè)巖、含硅質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)泥巖夾硅質(zhì)泥巖和含碳泥狀灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖。與荷塘組相比，黃柏嶺組在厚度上明顯更大，這可能與當(dāng)時(shí)的沉積速率、沉積環(huán)境的穩(wěn)定性以及物源供應(yīng)等因素有關(guān)。在巖性組合上，雖然兩者都包含硅質(zhì)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖等，但黃柏嶺組上部碳質(zhì)泥巖和鈣質(zhì)泥巖的組合更為突出，反映了沉積環(huán)境在黃柏嶺組沉積時(shí)期的進(jìn)一步變化。黃柏嶺組與下伏荷塘組整合接觸，與上覆地層的接觸關(guān)系則因區(qū)域而異，在部分地區(qū)與上覆地層呈整合接觸，表明沉積過(guò)程的持續(xù)穩(wěn)定；在其他地區(qū)可能存在不整合或假整合接觸，這可能是由于后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致地層的變形和缺失。2.3構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)沉積的影響江南深斷裂帶作為區(qū)域內(nèi)重要的構(gòu)造邊界，對(duì)石臺(tái)地區(qū)早寒武世沉積環(huán)境產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。該斷裂帶的活動(dòng)歷史悠久，其性質(zhì)在不同時(shí)期有所變化，在早寒武世時(shí)期，其活動(dòng)較為頻繁。從區(qū)域構(gòu)造背景來(lái)看，江南深斷裂帶的活動(dòng)控制了區(qū)域的地形地貌格局。在早寒武世，斷裂帶的活動(dòng)導(dǎo)致了地殼的升降運(yùn)動(dòng)，使得石臺(tái)地區(qū)處于相對(duì)低洼的區(qū)域，為沉積物的匯聚提供了場(chǎng)所。斷裂帶的活動(dòng)還影響了沉積物質(zhì)的來(lái)源。當(dāng)斷裂帶活動(dòng)強(qiáng)烈時(shí)，會(huì)引發(fā)深部物質(zhì)的上涌，使得來(lái)自深部的火山物質(zhì)和熱液物質(zhì)參與到沉積過(guò)程中。這些深部物質(zhì)富含多種金屬元素，如V、U、Ni、Mo等，它們的加入改變了沉積巖的地球化學(xué)組成，為黑色巖系中金屬元素的富集提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。在早寒武世早期，受江南深斷裂帶活動(dòng)的影響，石臺(tái)地區(qū)可能處于相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境，海平面相對(duì)穩(wěn)定，沉積環(huán)境較為安靜，有利于細(xì)粒沉積物的沉積，如硅質(zhì)巖、泥頁(yè)巖等的形成。隨著斷裂帶活動(dòng)的增強(qiáng)，地殼發(fā)生升降運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致海平面出現(xiàn)升降變化。在海侵時(shí)期，海平面上升，水體加深，石臺(tái)地區(qū)接受了更多的海洋沉積物，形成了以碳質(zhì)頁(yè)巖為主的沉積層，碳質(zhì)的富集反映了當(dāng)時(shí)水體的缺氧或貧氧環(huán)境。在海退時(shí)期，海平面下降，陸源物質(zhì)輸入增加，沉積環(huán)境逐漸變?yōu)榘脒€原-氧化環(huán)境，形成了頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥巖等沉積層。除了江南深斷裂帶，其他小規(guī)模的斷裂構(gòu)造也對(duì)石臺(tái)地區(qū)的沉積產(chǎn)生了一定影響。這些小規(guī)模斷裂構(gòu)造可能導(dǎo)致局部地區(qū)的地形起伏變化，影響水流的方向和速度，從而影響沉積物的搬運(yùn)和沉積。在斷裂附近，可能會(huì)出現(xiàn)沉積物的快速堆積或侵蝕現(xiàn)象，使得沉積層的厚度和巖性發(fā)生變化。這些小規(guī)模斷裂還可能為熱液活動(dòng)提供通道，進(jìn)一步影響沉積巖的地球化學(xué)特征和含礦性。三、黑色巖系地質(zhì)特征3.1地層剖面實(shí)測(cè)與分析在對(duì)安徽石臺(tái)地區(qū)早寒武世黑色巖系的研究中，地層剖面的實(shí)測(cè)是獲取基礎(chǔ)地質(zhì)信息的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。研究團(tuán)隊(duì)精心挑選了鯉魚(yú)坦荷塘組剖面、福庵-考坑荷塘組剖面和皂角樹(shù)-黃柏坑黃柏嶺組剖面，這些剖面均具備露頭良好、地層序列完整的特點(diǎn)，為研究提供了理想的素材。鯉魚(yú)坦荷塘組剖面的巖性自下而上呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律。下部為硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖，硅質(zhì)巖質(zhì)地堅(jiān)硬，顏色較深，常含有生物硅質(zhì)成分，反映了當(dāng)時(shí)水體中硅質(zhì)生物的繁盛。硅質(zhì)頁(yè)巖則是硅質(zhì)與泥質(zhì)混合沉積的產(chǎn)物，其層理較為清晰，顯示出在相對(duì)安靜的水體環(huán)境中沉積的特征。中部為含硅碳質(zhì)頁(yè)巖和碳質(zhì)頁(yè)巖，碳質(zhì)的出現(xiàn)表明沉積環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿毖趸蜇氀鯛顟B(tài)，有利于有機(jī)質(zhì)的保存和富集。上部為頁(yè)巖、含碳質(zhì)頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖，頁(yè)巖的層理細(xì)膩，反映了水體能量相對(duì)穩(wěn)定；含碳質(zhì)頁(yè)巖則延續(xù)了中部的碳質(zhì)特征；鈣質(zhì)泥巖的形成與海水中鈣含量以及生物活動(dòng)密切相關(guān)，可能是由于生物骨骼的分解和沉淀，或者是海水中碳酸鈣的直接沉淀。該剖面總厚度達(dá)356.8m，其巖性的變化記錄了早寒武世時(shí)期該地區(qū)沉積環(huán)境的演變過(guò)程。福庵-考坑荷塘組剖面巖性自下而上依次為硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖。硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖的特征與鯉魚(yú)坦荷塘組剖面下部相似，同樣反映了早期的沉積環(huán)境。碳質(zhì)頁(yè)巖的發(fā)育表明該區(qū)域在沉積過(guò)程中也經(jīng)歷了缺氧環(huán)境，有機(jī)質(zhì)得以積累。頁(yè)巖的出現(xiàn)則顯示后期水體環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，沉積物質(zhì)來(lái)源較為單一。該剖面總厚度為313.4m，與鯉魚(yú)坦荷塘組剖面相比，厚度略有差異，這可能與沉積時(shí)期的地形、物源供應(yīng)以及海平面變化等因素有關(guān)。皂角樹(shù)-黃柏坑黃柏嶺組剖面巖性更為復(fù)雜多樣。下部為硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖，與前兩個(gè)剖面的下部巖性一致。中部為含硅質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)泥巖夾硅質(zhì)泥巖和含碳泥狀灰?guī)r，含硅質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖和碳質(zhì)頁(yè)巖進(jìn)一步證實(shí)了該區(qū)域在沉積過(guò)程中存在缺氧環(huán)境，且硅質(zhì)成分的加入豐富了沉積物質(zhì)的來(lái)源。碳質(zhì)泥巖夾硅質(zhì)泥巖和含碳泥狀灰?guī)r的組合則反映了沉積環(huán)境的復(fù)雜性，可能是由于水體深度、水流速度以及物源供應(yīng)的變化導(dǎo)致不同類型沉積物的交替沉積。上部為鈣質(zhì)泥巖，同樣表明后期沉積環(huán)境與海水中的鈣含量和生物活動(dòng)密切相關(guān)。該剖面總厚度為641.15m，是三個(gè)剖面中厚度最大的，這可能與該區(qū)域在沉積時(shí)期處于相對(duì)低洼的位置，能夠接受更多的沉積物有關(guān)。通過(guò)對(duì)這三個(gè)剖面的實(shí)測(cè)和分析，可以清晰地看出，石臺(tái)地區(qū)早寒武世黑色巖系的巖性變化與沉積環(huán)境密切相關(guān)。從下部的硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖，到中部的碳質(zhì)頁(yè)巖，再到上部的頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖，反映了沉積環(huán)境從相對(duì)氧化的淺水環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿毖醯纳钏h(huán)境，最后又回到相對(duì)氧化的淺水環(huán)境的過(guò)程。這種環(huán)境的變化與早寒武世時(shí)期的海平面升降、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及生物活動(dòng)等因素密切相關(guān)。在早寒武世早期，海平面上升，水體加深，導(dǎo)致沉積環(huán)境變?yōu)槿毖鯛顟B(tài)，有利于碳質(zhì)頁(yè)巖的形成。隨著時(shí)間的推移，海平面下降，水體變淺，沉積環(huán)境逐漸變?yōu)檠趸癄顟B(tài)，形成了頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖。這些巖性變化和沉積環(huán)境的演變，為研究早寒武世時(shí)期的地質(zhì)歷史提供了重要線索。3.2巖性組合特征對(duì)安徽石臺(tái)地區(qū)早寒武世黑色巖系的地層剖面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)荷塘組和黃柏嶺組的巖性組合呈現(xiàn)出各自獨(dú)特的特征。荷塘組巖性組合較為多樣，底部通常為硅質(zhì)巖或硅質(zhì)頁(yè)巖，硅質(zhì)巖質(zhì)地堅(jiān)硬，多呈灰黑色，硅質(zhì)成分含量較高，這表明在沉積初期，水體中硅質(zhì)物質(zhì)較為豐富，可能與當(dāng)時(shí)的生物活動(dòng)或火山活動(dòng)有關(guān)。硅質(zhì)頁(yè)巖則是硅質(zhì)與泥質(zhì)混合沉積的產(chǎn)物，其層理較為清晰，反映了沉積環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，水體能量較低。向上過(guò)渡為含硅碳質(zhì)頁(yè)巖和碳質(zhì)頁(yè)巖，碳質(zhì)的出現(xiàn)表明沉積環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿毖趸蜇氀鯛顟B(tài)，有利于有機(jī)質(zhì)的保存和富集，可能是由于海平面上升，水體加深，導(dǎo)致底層水體缺氧。再往上為頁(yè)巖、含碳質(zhì)頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖，頁(yè)巖的層理細(xì)膩，顯示沉積環(huán)境持續(xù)穩(wěn)定；含碳質(zhì)頁(yè)巖延續(xù)了碳質(zhì)特征；鈣質(zhì)泥巖的形成與海水中鈣含量以及生物活動(dòng)密切相關(guān)，可能是由于生物骨骼的分解和沉淀，或者是海水中碳酸鈣的直接沉淀。黃柏嶺組巖性組合同樣豐富，底部也是硅質(zhì)巖或硅質(zhì)頁(yè)巖，與荷塘組底部巖性類似，反映了早期沉積環(huán)境的相似性。中部為含硅質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)泥巖夾硅質(zhì)泥巖和含碳泥狀灰?guī)r，含硅質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖和碳質(zhì)頁(yè)巖進(jìn)一步證實(shí)了該區(qū)域在沉積過(guò)程中存在缺氧環(huán)境，且硅質(zhì)成分的加入豐富了沉積物質(zhì)的來(lái)源。碳質(zhì)泥巖夾硅質(zhì)泥巖和含碳泥狀灰?guī)r的組合則反映了沉積環(huán)境的復(fù)雜性，可能是由于水體深度、水流速度以及物源供應(yīng)的變化導(dǎo)致不同類型沉積物的交替沉積。上部為鈣質(zhì)泥巖，表明后期沉積環(huán)境與海水中的鈣含量和生物活動(dòng)密切相關(guān)。對(duì)比荷塘組和黃柏嶺組，兩者在厚度和巖性組合上存在明顯差異。在厚度方面，黃柏嶺組明顯大于荷塘組，如鯉魚(yú)坦荷塘組剖面總厚度為356.8m，而皂角樹(shù)-黃柏坑黃柏嶺組剖面總厚度達(dá)641.15m。這種厚度差異可能與沉積時(shí)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、物源供應(yīng)以及沉積速率等因素有關(guān)。在巖性組合上，雖然兩組底部都以硅質(zhì)巖或硅質(zhì)頁(yè)巖為主，但荷塘組上部主要為頁(yè)巖、含碳質(zhì)頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖的組合，而黃柏嶺組上部則以碳質(zhì)泥巖和鈣質(zhì)泥巖組合更為突出，且黃柏嶺組上部地層厚度明顯比荷塘組大。這種巖性組合的差異反映了兩個(gè)組在沉積過(guò)程中沉積環(huán)境的變化和演化存在差異，可能與海平面升降、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及物源供應(yīng)的變化等因素密切相關(guān)。3.3沉積相分析通過(guò)對(duì)安徽石臺(tái)地區(qū)早寒武世黑色巖系的地層剖面、巖性組合以及地球化學(xué)特征的綜合研究，可對(duì)其沉積相進(jìn)行深入分析。從地層剖面和巖性組合特征來(lái)看，荷塘組底部的硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖，硅質(zhì)成分含量較高，且層理清晰，反映了在相對(duì)安靜、低能的水體環(huán)境中沉積的特征，這與陸棚邊緣或斜坡上部的沉積環(huán)境相符。硅質(zhì)巖的形成可能與硅質(zhì)生物的大量繁殖和沉積有關(guān)，也可能與海底熱液活動(dòng)帶來(lái)的硅質(zhì)物質(zhì)有關(guān)。中部的含硅碳質(zhì)頁(yè)巖和碳質(zhì)頁(yè)巖，碳質(zhì)的富集表明當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境處于缺氧或貧氧狀態(tài)，這種環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)的保存和積累。在這種缺氧環(huán)境下，生物遺體分解緩慢，有機(jī)質(zhì)得以大量堆積，形成了碳質(zhì)頁(yè)巖。這一特征與深水陸棚相或盆地相的沉積環(huán)境一致，通常在這些環(huán)境中，水體較深，底層水體與大氣交換困難，容易形成缺氧環(huán)境。上部的頁(yè)巖、含碳質(zhì)頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖，頁(yè)巖的層理細(xì)膩，顯示沉積環(huán)境持續(xù)穩(wěn)定，水體能量較低；含碳質(zhì)頁(yè)巖延續(xù)了碳質(zhì)特征；鈣質(zhì)泥巖的形成與海水中鈣含量以及生物活動(dòng)密切相關(guān)，可能是由于生物骨骼的分解和沉淀，或者是海水中碳酸鈣的直接沉淀。這些巖性特征表明上部沉積環(huán)境逐漸向淺水環(huán)境過(guò)渡，可能為淺海陸棚相。黃柏嶺組底部同樣為硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖，與荷塘組底部巖性類似，反映了早期沉積環(huán)境的相似性，可能都處于陸棚邊緣或斜坡上部。中部的含硅質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)泥巖夾硅質(zhì)泥巖和含碳泥狀灰?guī)r，含硅質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖和碳質(zhì)頁(yè)巖進(jìn)一步證實(shí)了該區(qū)域在沉積過(guò)程中存在缺氧環(huán)境，且硅質(zhì)成分的加入豐富了沉積物質(zhì)的來(lái)源。碳質(zhì)泥巖夾硅質(zhì)泥巖和含碳泥狀灰?guī)r的組合則反映了沉積環(huán)境的復(fù)雜性，可能是由于水體深度、水流速度以及物源供應(yīng)的變化導(dǎo)致不同類型沉積物的交替沉積。這一區(qū)域可能處于斜坡下部或盆地邊緣，沉積環(huán)境不穩(wěn)定，受到多種因素的影響。上部的鈣質(zhì)泥巖表明后期沉積環(huán)境與海水中的鈣含量和生物活動(dòng)密切相關(guān)，可能為淺海陸棚相，水體較淺，生物活動(dòng)較為活躍。地球化學(xué)特征也為沉積相分析提供了重要依據(jù)。研究表明，石臺(tái)地區(qū)下寒武統(tǒng)荷塘組及黃柏嶺組中部碳質(zhì)頁(yè)巖微量元素比其它相應(yīng)層位較高，為“多金屬富集層”。特征元素及其比值顯示本區(qū)黑色巖系為熱水沉積，代表了一種非正常海水沉積作用，而是海相熱液沉積。這種海相熱液沉積通常與海底熱液活動(dòng)有關(guān)，熱液活動(dòng)帶來(lái)了豐富的金屬元素和硅質(zhì)等物質(zhì)，對(duì)沉積巖的成分和性質(zhì)產(chǎn)生了重要影響。在海底熱液活動(dòng)區(qū)域，往往形成特殊的沉積環(huán)境，如高溫、高壓、富含金屬元素等，這些條件有利于某些礦物的形成和元素的富集。稀土元素特征顯示，總稀土含量不富集，幾乎所有樣品稀土總量均低于太古代后澳大利亞頁(yè)巖（PAAS）的稀土總量。經(jīng)PAAS標(biāo)準(zhǔn)化的稀土配分模式曲線近于水平到略顯左傾，部分明顯左傾，反映有部分深源物質(zhì)的加入。這也進(jìn)一步支持了海相熱液沉積的觀點(diǎn)，深源物質(zhì)的加入可能是由于海底熱液活動(dòng)將深部的物質(zhì)帶到了淺部沉積環(huán)境。綜合以上分析，可認(rèn)為石臺(tái)地區(qū)早寒武世黑色巖系主要形成于陸棚-盆地沉積環(huán)境，在沉積過(guò)程中經(jīng)歷了從陸棚邊緣或斜坡上部到深水陸棚相或盆地相，再到淺海陸棚相的演變過(guò)程。在早寒武世早期，受全球范圍海侵的影響，海平面上升，水體加深，沉積環(huán)境變?yōu)槿毖醯纳钏懪锵嗷蚺璧叵?，有利于碳質(zhì)頁(yè)巖的形成。隨著海侵的持續(xù)，海底熱液活動(dòng)增強(qiáng)，帶來(lái)了豐富的金屬元素和硅質(zhì)等物質(zhì)，形成了“多金屬富集層”。后期，海平面下降，發(fā)生大規(guī)模海退，沉積環(huán)境逐漸過(guò)渡到淺海陸棚相，形成了頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥巖等沉積層。這種沉積相的演變與區(qū)域地質(zhì)背景密切相關(guān)，江南深斷裂帶的活動(dòng)控制了區(qū)域的地形地貌和沉積環(huán)境，導(dǎo)致了沉積相的變化。四、黑色巖系地球化學(xué)特征4.1樣品采集與分析方法為全面、準(zhǔn)確地研究安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系的地球化學(xué)特征，在樣品采集過(guò)程中，嚴(yán)格遵循科學(xué)的采樣原則，確保樣品具有代表性和可靠性。本次研究主要在石臺(tái)地區(qū)下寒武統(tǒng)荷塘組及黃柏嶺組黑色巖系出露良好的區(qū)域進(jìn)行采樣，涵蓋了鯉魚(yú)坦荷塘組剖面、福庵-考坑荷塘組剖面和皂角樹(shù)-黃柏坑黃柏嶺組剖面等關(guān)鍵區(qū)域。在每個(gè)剖面，根據(jù)巖性的變化和地層的分層情況，按照一定的間距進(jìn)行系統(tǒng)采樣。對(duì)于不同巖性層，如硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖、含硅碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖、含碳質(zhì)頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥巖、碳質(zhì)泥巖夾硅質(zhì)泥巖和含碳泥狀灰?guī)r等，均采集足夠數(shù)量的樣品。在鯉魚(yú)坦荷塘組剖面，對(duì)硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖采集了10個(gè)樣品，含硅碳質(zhì)頁(yè)巖和碳質(zhì)頁(yè)巖采集了15個(gè)樣品，頁(yè)巖、含碳質(zhì)頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖采集了12個(gè)樣品。在福庵-考坑荷塘組剖面，硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖采集了8個(gè)樣品，碳質(zhì)頁(yè)巖采集了10個(gè)樣品，頁(yè)巖采集了8個(gè)樣品。皂角樹(shù)-黃柏坑黃柏嶺組剖面，硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖采集了10個(gè)樣品，含硅質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖采集了15個(gè)樣品，碳質(zhì)泥巖夾硅質(zhì)泥巖和含碳泥狀灰?guī)r采集了12個(gè)樣品，鈣質(zhì)泥巖采集了10個(gè)樣品。每個(gè)樣品的采集位置都進(jìn)行了精確的定位和記錄，詳細(xì)標(biāo)注了樣品的經(jīng)緯度、海拔高度以及在剖面中的具體位置等信息，以確保樣品的可追溯性。采集的樣品在野外進(jìn)行初步處理后，及時(shí)帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步的分析測(cè)試。在實(shí)驗(yàn)室中，首先對(duì)樣品進(jìn)行清洗，去除表面的雜質(zhì)和污染物。然后將樣品粉碎至一定粒度，一般達(dá)到200目左右，以滿足后續(xù)分析測(cè)試的要求。主量元素含量的分析采用X射線熒光光譜儀（XRF），該儀器具有分析速度快、精度高、可同時(shí)測(cè)定多種元素等優(yōu)點(diǎn)。在分析過(guò)程中，嚴(yán)格按照儀器的操作規(guī)程進(jìn)行操作，對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)和質(zhì)量控制，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)XRF分析，可以準(zhǔn)確測(cè)定樣品中的SiO?、Al?O?、Fe?O?、CaO、MgO、K?O、Na?O、TiO?等主量元素的含量。微量元素和稀土元素含量的測(cè)定運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS），該儀器能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出極低含量的元素。在分析前，對(duì)樣品進(jìn)行消解處理，將樣品中的元素轉(zhuǎn)化為溶液狀態(tài)，以便于儀器的檢測(cè)。消解過(guò)程采用酸溶法，根據(jù)樣品的性質(zhì)和元素的特點(diǎn)，選擇合適的酸組合進(jìn)行消解，確保樣品中的元素完全溶解。在ICP-MS分析過(guò)程中，同樣進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證，保證分析結(jié)果的可靠性。通過(guò)ICP-MS分析，可以精確測(cè)定樣品中的V、Cr、Ni、Co、Cu、Zn、Pb、Mo、U、Th等微量元素以及La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等稀土元素的含量。通過(guò)以上科學(xué)的樣品采集與分析方法，為深入研究安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系的地球化學(xué)特征提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。4.2主要成分地球化學(xué)特征對(duì)安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系樣品的主量元素分析結(jié)果顯示，其主要成分在不同巖性和地層中存在一定的變化規(guī)律，這些變化蘊(yùn)含著豐富的地質(zhì)信息，對(duì)揭示巖系的形成環(huán)境和物質(zhì)來(lái)源具有重要意義。在硅質(zhì)巖中，SiO?含量較高，通常可達(dá)到70%-90%，這表明硅質(zhì)巖的形成與硅質(zhì)物質(zhì)的大量沉淀密切相關(guān)。硅質(zhì)物質(zhì)的來(lái)源可能有多種途徑，一方面，生物作用可能是重要的來(lái)源之一，在早寒武世時(shí)期，海洋中大量的硅質(zhì)生物，如硅藻、放射蟲(chóng)等，它們通過(guò)吸收海水中的硅質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)和繁殖。當(dāng)這些生物死亡后，其遺體中的硅質(zhì)會(huì)逐漸沉積下來(lái)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地質(zhì)作用，形成硅質(zhì)巖。另一方面，海底熱液活動(dòng)也可能提供硅質(zhì)來(lái)源。海底熱液中富含各種礦物質(zhì)，其中包括硅質(zhì)。熱液在上升過(guò)程中，與海水發(fā)生混合，硅質(zhì)在合適的條件下沉淀下來(lái)，參與硅質(zhì)巖的形成。在石臺(tái)地區(qū)，硅質(zhì)巖中SiO?的高含量，可能是生物作用和海底熱液活動(dòng)共同作用的結(jié)果。碳質(zhì)頁(yè)巖中，除了含有一定量的SiO?外，Al?O?和Fe?O?的含量相對(duì)較高。Al?O?的含量通常在10%-20%之間，F(xiàn)e?O?的含量在5%-15%之間。Al?O?主要來(lái)源于陸源碎屑物質(zhì)，在沉積過(guò)程中，陸地上的巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化、侵蝕等作用，產(chǎn)生的碎屑物質(zhì)被搬運(yùn)到海洋中。這些碎屑物質(zhì)中包含了豐富的鋁硅酸鹽礦物，如長(zhǎng)石、云母等，它們?cè)诔练e過(guò)程中逐漸富集，導(dǎo)致碳質(zhì)頁(yè)巖中Al?O?含量升高。Fe?O?的來(lái)源較為復(fù)雜，可能一部分來(lái)自陸源碎屑物質(zhì)，另一部分與沉積環(huán)境中的氧化還原條件有關(guān)。在缺氧的沉積環(huán)境中，鐵主要以低價(jià)態(tài)的Fe2?形式存在。當(dāng)水體中的溶解氧含量較低時(shí)，F(xiàn)e2?能夠穩(wěn)定存在，并與其他物質(zhì)結(jié)合。隨著沉積過(guò)程的進(jìn)行，部分Fe2?可能被氧化為Fe3?，形成Fe?O?。碳質(zhì)頁(yè)巖中較高的有機(jī)碳含量也是其重要特征之一，有機(jī)碳含量通常在2%-8%之間。這些有機(jī)碳主要來(lái)源于海洋中的浮游生物和藻類等。在缺氧的沉積環(huán)境中，生物遺體的分解速度減緩，有機(jī)質(zhì)得以保存和富集。有機(jī)碳的存在對(duì)碳質(zhì)頁(yè)巖的性質(zhì)和形成環(huán)境具有重要影響，它不僅影響了巖石的顏色和質(zhì)地，還與沉積環(huán)境的氧化還原條件密切相關(guān)。頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖中，CaO的含量相對(duì)較高。在頁(yè)巖中，CaO含量一般在5%-10%之間，而在鈣質(zhì)泥巖中，CaO含量可達(dá)到10%-30%。CaO的高含量與海水中的鈣含量以及生物活動(dòng)密切相關(guān)。在早寒武世的海洋中，存在著大量的生物，如珊瑚、腕足類等，它們的骨骼主要由碳酸鈣組成。當(dāng)這些生物死亡后，骨骼中的碳酸鈣會(huì)溶解在海水中，增加海水中的鈣含量。在合適的條件下，海水中的鈣會(huì)與其他物質(zhì)結(jié)合，形成碳酸鈣沉淀。在沉積過(guò)程中，這些碳酸鈣沉淀與泥質(zhì)物質(zhì)混合，形成了頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖。此外，海水中的鈣還可能與陸源碎屑物質(zhì)中的某些成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)碳酸鈣的沉淀。通過(guò)對(duì)不同巖性中主要成分的分析，可以看出，石臺(tái)地區(qū)早寒武世黑色巖系的形成受到多種因素的影響，包括生物作用、海底熱液活動(dòng)、陸源物質(zhì)輸入以及沉積環(huán)境的氧化還原條件等。這些因素相互作用，共同控制了巖系的物質(zhì)組成和性質(zhì)。硅質(zhì)巖中SiO?的高含量反映了生物作用和海底熱液活動(dòng)對(duì)硅質(zhì)物質(zhì)的貢獻(xiàn)；碳質(zhì)頁(yè)巖中Al?O?、Fe?O?和有機(jī)碳的含量變化，體現(xiàn)了陸源物質(zhì)輸入和沉積環(huán)境氧化還原條件的影響；頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖中CaO的高含量，則與海水中的鈣含量以及生物活動(dòng)密切相關(guān)。這些主要成分的地球化學(xué)特征，為研究該地區(qū)早寒武世黑色巖系的形成環(huán)境和地質(zhì)演化提供了重要的線索。4.3微量元素地球化學(xué)特征4.3.1微量元素組成與富集特征對(duì)安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系樣品的微量元素分析結(jié)果顯示，該巖系中富集了多種微量元素，如Ag、V、U、Mo、As、Sb等。這些元素在不同巖性中的富集程度存在明顯差異，其中，在荷塘組及黃柏嶺組中部的碳質(zhì)頁(yè)巖中，金屬元素的富集程度比其他巖性更為顯著。在碳質(zhì)頁(yè)巖中，V的含量可達(dá)到1000×10??-3000×10??，明顯高于地殼克拉克值。V的富集可能與沉積環(huán)境中的氧化還原條件以及有機(jī)質(zhì)的存在密切相關(guān)。在缺氧的沉積環(huán)境中，V容易以低價(jià)態(tài)的形式被有機(jī)質(zhì)吸附和固定，隨著有機(jī)質(zhì)的沉積和埋藏，V也逐漸富集在碳質(zhì)頁(yè)巖中。Mo的含量在碳質(zhì)頁(yè)巖中也較高，一般在50×10??-200×10??之間。Mo的富集可能與海底熱液活動(dòng)有關(guān)，海底熱液中富含Mo等金屬元素，在熱液與海水混合的過(guò)程中，Mo會(huì)在合適的條件下沉淀并富集在沉積物中。同時(shí)，Mo也可能與有機(jī)質(zhì)發(fā)生絡(luò)合作用，進(jìn)一步促進(jìn)其在碳質(zhì)頁(yè)巖中的富集。在硅質(zhì)巖中，雖然微量元素的含量相對(duì)較低，但某些元素仍表現(xiàn)出一定的富集特征。如As在硅質(zhì)巖中的含量可達(dá)到20×10??-50×10??，高于地殼克拉克值。As的富集可能與硅質(zhì)巖的形成過(guò)程有關(guān)，在硅質(zhì)巖的形成過(guò)程中，可能受到了熱液活動(dòng)或生物作用的影響，導(dǎo)致As的富集。海底熱液活動(dòng)可能帶來(lái)富含As的物質(zhì)，生物作用也可能通過(guò)生物的吸收和代謝作用，使As在硅質(zhì)巖中富集。頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖中，微量元素的富集程度相對(duì)較低。如Ag在頁(yè)巖中的含量一般在1×10??-5×10??之間，在鈣質(zhì)泥巖中的含量更低。這可能是由于頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖的沉積環(huán)境相對(duì)較為氧化，不利于某些微量元素的富集。在氧化環(huán)境中，一些微量元素可能會(huì)以氧化物或氫氧化物的形式沉淀，難以被沉積物吸附和固定。總體而言，石臺(tái)地區(qū)早寒武世黑色巖系中微量元素的富集特征與巖性和沉積環(huán)境密切相關(guān)。碳質(zhì)頁(yè)巖由于其缺氧的沉積環(huán)境和豐富的有機(jī)質(zhì)，為微量元素的富集提供了有利條件；硅質(zhì)巖在形成過(guò)程中受到熱液活動(dòng)和生物作用的影響，也使得某些微量元素得以富集；頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖的沉積環(huán)境相對(duì)氧化，不利于微量元素的富集。這些微量元素的富集特征，為研究該地區(qū)早寒武世黑色巖系的形成環(huán)境和地質(zhì)演化提供了重要線索。4.3.2特征元素比值與沉積成因探討通過(guò)對(duì)安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系中特征元素比值的分析，能為探討其沉積成因提供關(guān)鍵線索。研究表明，該巖系中V/Cr、Ni/Co等元素比值具有獨(dú)特的特征，這些特征與熱水沉積成因密切相關(guān)。V/Cr比值在判斷沉積環(huán)境的氧化還原條件方面具有重要指示作用。當(dāng)V/Cr比值大于4.25時(shí)，通常指示缺氧的還原環(huán)境；當(dāng)V/Cr比值小于2時(shí)，則指示氧化環(huán)境。在石臺(tái)地區(qū)早寒武世黑色巖系中，碳質(zhì)頁(yè)巖的V/Cr比值大多在4.25以上，部分樣品甚至可達(dá)到8-10。這表明碳質(zhì)頁(yè)巖形成于缺氧的還原環(huán)境，與前文所述的碳質(zhì)頁(yè)巖中碳質(zhì)富集所反映的沉積環(huán)境一致。這種缺氧環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)的保存和富集，同時(shí)也影響了微量元素的地球化學(xué)行為。在缺氧條件下，V更容易以低價(jià)態(tài)存在，且被有機(jī)質(zhì)吸附和固定，導(dǎo)致V/Cr比值升高。Ni/Co比值同樣對(duì)沉積環(huán)境具有指示意義。一般來(lái)說(shuō)，在正常海相沉積環(huán)境中，Ni/Co比值通常小于5；而在熱水沉積環(huán)境中，Ni/Co比值往往大于5。在石臺(tái)地區(qū)黑色巖系中，碳質(zhì)頁(yè)巖的Ni/Co比值大多在5-10之間，明顯高于正常海相沉積環(huán)境的比值范圍。這強(qiáng)烈暗示了該巖系中碳質(zhì)頁(yè)巖可能形成于熱水沉積環(huán)境。海底熱液活動(dòng)是熱水沉積的重要驅(qū)動(dòng)力，熱液中富含多種金屬元素，包括Ni、Co等。當(dāng)熱液與海水混合時(shí)，會(huì)改變局部海域的化學(xué)組成和物理?xiàng)l件，導(dǎo)致某些元素的富集和沉淀。在這種熱水沉積環(huán)境中，Ni和Co的來(lái)源和遷移方式與正常海相沉積不同，從而使得Ni/Co比值表現(xiàn)出獨(dú)特的特征。除了V/Cr和Ni/Co比值外，其他元素比值也能為沉積成因提供佐證。如U/Th比值，在氧化環(huán)境中，U通常以高價(jià)態(tài)的形式存在，不易被沉積物吸附，而Th則相對(duì)穩(wěn)定，因此U/Th比值較低；在還原環(huán)境中，U容易被還原為低價(jià)態(tài)，被有機(jī)質(zhì)吸附和固定，導(dǎo)致U/Th比值升高。在石臺(tái)地區(qū)黑色巖系中，碳質(zhì)頁(yè)巖的U/Th比值大多大于1.25，表明其形成于還原環(huán)境，這與V/Cr比值所指示的沉積環(huán)境一致。綜合以上特征元素比值的分析，可以認(rèn)為石臺(tái)地區(qū)早寒武世黑色巖系，尤其是其中的碳質(zhì)頁(yè)巖，具有明顯的熱水沉積特征。海底熱液活動(dòng)在該巖系的形成過(guò)程中起到了重要作用，熱液活動(dòng)帶來(lái)了豐富的金屬元素，改變了沉積環(huán)境的化學(xué)組成和物理?xiàng)l件，導(dǎo)致了特征元素比值的異常，進(jìn)而形成了獨(dú)特的地球化學(xué)特征。這種熱水沉積成因的認(rèn)識(shí)，對(duì)于深入理解該地區(qū)早寒武世的地質(zhì)演化和礦產(chǎn)資源形成具有重要意義。4.3.3沉積環(huán)境演化的微量元素指示安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系中微量元素的變化，為研究其沉積環(huán)境的演化提供了重要線索。通過(guò)對(duì)不同巖性層中微量元素含量和比值的分析，可以清晰地看出沉積環(huán)境從早期的缺氧還原環(huán)境逐漸向后期的半還原-氧化環(huán)境演化的過(guò)程。在早寒武世早期，黑色巖系下部主要為硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖，此時(shí)的沉積環(huán)境相對(duì)較為安靜，水體能量較低。微量元素分析顯示，這一時(shí)期的V/Cr比值較高，大多在4.25以上，Ni/Co比值也較高，在5-10之間，U/Th比值大于1.25。這些特征表明，早期沉積環(huán)境處于缺氧還原狀態(tài)，可能是由于海平面上升，水體加深，底層水體與大氣交換困難，導(dǎo)致缺氧環(huán)境的形成。在這種環(huán)境下，有機(jī)質(zhì)得以大量保存和富集，同時(shí)也促進(jìn)了某些微量元素的富集，如V、Mo等。隨著時(shí)間的推移，沉積環(huán)境逐漸發(fā)生變化。黑色巖系中部出現(xiàn)了含硅碳質(zhì)頁(yè)巖和碳質(zhì)頁(yè)巖，此時(shí)的V/Cr比值雖然仍較高，但已略有下降，部分樣品的V/Cr比值在4.25-6之間。Ni/Co比值也有所降低，在5-8之間。U/Th比值仍大于1.25，但也有下降的趨勢(shì)。這些變化表明，沉積環(huán)境開(kāi)始從缺氧還原環(huán)境向半還原環(huán)境過(guò)渡?？赡苁怯捎谒w深度逐漸減小，底層水體與大氣的交換有所增強(qiáng)，導(dǎo)致氧化還原條件發(fā)生改變。在半還原環(huán)境下，有機(jī)質(zhì)的分解速度加快，對(duì)微量元素的吸附和固定作用相對(duì)減弱，使得微量元素的含量和比值發(fā)生變化。到了早寒武世晚期，黑色巖系上部主要為頁(yè)巖、含碳質(zhì)頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖。此時(shí)的V/Cr比值明顯下降，大多在2-4.25之間，Ni/Co比值也進(jìn)一步降低，在3-5之間。U/Th比值小于1.25，接近正常沉積環(huán)境的比值范圍。這些特征表明，沉積環(huán)境已演變?yōu)榘脒€原-氧化環(huán)境?？赡苁怯捎诤Ｆ矫嫦陆?，發(fā)生大規(guī)模海退，水體變淺，氧化作用增強(qiáng)，使得沉積環(huán)境發(fā)生了顯著變化。在半還原-氧化環(huán)境下，沉積物中的有機(jī)質(zhì)含量減少，微量元素的來(lái)源和遷移方式也發(fā)生改變，導(dǎo)致其含量和比值與早期有明顯差異。綜合微量元素的變化可以看出，石臺(tái)地區(qū)早寒武世黑色巖系的沉積環(huán)境演化與海侵和海退過(guò)程密切相關(guān)。在早寒武世早期，海侵導(dǎo)致海平面上升，形成缺氧還原環(huán)境；隨著海侵的持續(xù)，沉積環(huán)境逐漸向半還原環(huán)境過(guò)渡；晚期海退，海平面下降，沉積環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)榘脒€原-氧化環(huán)境。這種沉積環(huán)境的演化過(guò)程，不僅影響了黑色巖系的巖性組合和地球化學(xué)特征，也對(duì)該地區(qū)的成礦作用產(chǎn)生了重要影響。在不同的沉積環(huán)境下，微量元素的富集和遷移規(guī)律不同，為成礦作用提供了不同的物質(zhì)基礎(chǔ)和條件。4.4稀土元素地球化學(xué)特征4.4.1稀土元素總量與配分模式對(duì)安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系樣品的稀土元素分析結(jié)果顯示，其稀土元素總量呈現(xiàn)出獨(dú)特的特征。研究區(qū)內(nèi)幾乎所有樣品的稀土總量均低于太古代后澳大利亞頁(yè)巖（PAAS）的稀土總量。在硅質(zhì)巖樣品中，稀土總量（ΣREE）一般在50×10??-100×10??之間，相對(duì)較低。這可能與硅質(zhì)巖的形成過(guò)程有關(guān)，硅質(zhì)巖主要由硅質(zhì)生物沉積或海底熱液活動(dòng)形成，在這些過(guò)程中，稀土元素的參與程度較低，導(dǎo)致其稀土總量不高。碳質(zhì)頁(yè)巖的稀土總量相對(duì)較高，但也大多在100×10??-200×10??之間，同樣低于PAAS的稀土總量。這表明在碳質(zhì)頁(yè)巖的形成過(guò)程中，雖然沉積環(huán)境可能較為復(fù)雜，但稀土元素的富集程度仍受到一定限制。為了更直觀地分析稀土元素的分布特征，對(duì)樣品進(jìn)行了PAAS標(biāo)準(zhǔn)化處理，并繪制了稀土元素配分模式曲線。從配分模式曲線來(lái)看，其形態(tài)呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。經(jīng)PAAS標(biāo)準(zhǔn)化的稀土配分模式曲線近于水平到略顯左傾，部分明顯左傾。在近于水平的配分模式曲線中，輕稀土元素（LREE）和重稀土元素（HREE）的分布相對(duì)均勻，沒(méi)有明顯的分餾現(xiàn)象。這可能反映了沉積過(guò)程中稀土元素的來(lái)源相對(duì)單一，或者是在沉積環(huán)境中稀土元素的化學(xué)行為較為相似，沒(méi)有受到強(qiáng)烈的分餾作用影響。而略顯左傾和部分明顯左傾的配分模式曲線，則表明輕稀土元素相對(duì)重稀土元素有一定程度的富集。這種輕稀土富集的現(xiàn)象可能與多種因素有關(guān)，一方面，可能是由于物源區(qū)的影響，物源區(qū)中輕稀土元素相對(duì)豐富，在沉積過(guò)程中導(dǎo)致輕稀土元素在黑色巖系中富集。另一方面，沉積環(huán)境的化學(xué)條件，如酸堿度、氧化還原條件等，也可能對(duì)稀土元素的分餾產(chǎn)生影響。在特定的化學(xué)條件下，輕稀土元素更容易被吸附和沉淀，從而導(dǎo)致其在沉積物中相對(duì)富集。部分明顯左傾的配分模式曲線還反映了有部分深源物質(zhì)的加入。深源物質(zhì)通常富含稀土元素，且其稀土元素的組成與正常沉積物質(zhì)有所不同。當(dāng)深源物質(zhì)參與到黑色巖系的沉積過(guò)程中時(shí)，會(huì)改變稀土元素的配分模式，使其呈現(xiàn)出明顯左傾的特征。海底熱液活動(dòng)是深源物質(zhì)加入的重要途徑之一，熱液中攜帶的稀土元素與海水混合后，會(huì)在沉積物中沉淀下來(lái)，影響稀土元素的分布。總體而言，安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系的稀土元素總量不富集，配分模式曲線呈現(xiàn)出近于水平到略顯左傾、部分明顯左傾的特征，這些特征反映了其物源性質(zhì)、沉積環(huán)境以及深源物質(zhì)的影響，為研究該地區(qū)早寒武世的地質(zhì)演化提供了重要線索。4.4.2Eu和Ce異常與沉積環(huán)境關(guān)系在安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系的稀土元素地球化學(xué)特征中，Eu和Ce異常對(duì)沉積環(huán)境的變化具有重要的指示作用。研究發(fā)現(xiàn)，該巖系中Eu表現(xiàn)為無(wú)明顯異常至正異常，Ce表現(xiàn)為無(wú)明顯異常至負(fù)異常，這些異常特征與沉積環(huán)境的演變密切相關(guān)。在早期的缺氧還原環(huán)境中，黑色巖系下部主要為硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖。此時(shí)，Ce呈現(xiàn)出明顯的負(fù)異常。在缺氧的水體中，Ce容易被氧化為四價(jià)態(tài)（Ce??），而Ce??的化學(xué)性質(zhì)與其他稀土元素（主要以三價(jià)態(tài)存在）有所不同，它更容易發(fā)生水解沉淀，從而從水體中移除。這就導(dǎo)致在沉積物中Ce的含量相對(duì)較低，出現(xiàn)Ce負(fù)異常。這種Ce負(fù)異?，F(xiàn)象在許多缺氧沉積環(huán)境中都有發(fā)現(xiàn)，是缺氧環(huán)境的重要標(biāo)志之一。在石臺(tái)地區(qū)早寒武世黑色巖系中，早期的Ce負(fù)異常表明當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境處于缺氧狀態(tài)，這與前文通過(guò)微量元素分析得出的早期沉積環(huán)境為缺氧還原環(huán)境的結(jié)論一致。隨著沉積環(huán)境逐漸向半還原-氧化環(huán)境過(guò)渡，黑色巖系中部和上部出現(xiàn)了含硅碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖等。在這個(gè)過(guò)程中，Eu異常逐漸發(fā)生變化。在半還原環(huán)境中，Eu開(kāi)始出現(xiàn)正異常。Eu在自然界中可以呈現(xiàn)二價(jià)態(tài)（Eu2?）和三價(jià)態(tài)（Eu3?）。在半還原環(huán)境中，氧化還原電位的變化使得部分Eu3?被還原為Eu2?。Eu2?的化學(xué)性質(zhì)與其他稀土元素的三價(jià)態(tài)不同，它在水體中的遷移能力較強(qiáng)，不容易被吸附和沉淀。當(dāng)水體中的Eu2?在合適的條件下發(fā)生氧化，重新轉(zhuǎn)化為Eu3?時(shí)，會(huì)在沉積物中相對(duì)富集，從而導(dǎo)致Eu正異常。在石臺(tái)地區(qū)黑色巖系的中部和上部，Eu正異常的出現(xiàn)表明沉積環(huán)境已經(jīng)從缺氧還原環(huán)境向半還原環(huán)境轉(zhuǎn)變。Ce異常在這個(gè)過(guò)程中也發(fā)生了變化，從早期的明顯負(fù)異常逐漸變?yōu)闊o(wú)明顯異常至負(fù)異常。這是因?yàn)殡S著沉積環(huán)境的氧化程度增加，水體中的溶解氧含量逐漸升高，Ce的氧化和沉淀過(guò)程變得相對(duì)復(fù)雜。在半還原-氧化環(huán)境中，雖然Ce仍然可能被氧化，但由于水體中其他物質(zhì)的影響，Ce的沉淀過(guò)程受到一定抑制，導(dǎo)致Ce負(fù)異常的程度減弱。當(dāng)沉積環(huán)境進(jìn)一步向氧化環(huán)境轉(zhuǎn)變時(shí)，Ce的氧化和沉淀過(guò)程達(dá)到一種相對(duì)平衡的狀態(tài)，使得Ce異常變得不明顯。綜合來(lái)看，安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系中Eu和Ce異常的變化，清晰地記錄了沉積環(huán)境從早期的缺氧還原環(huán)境逐漸向后期的半還原-氧化環(huán)境的過(guò)渡過(guò)程。這些異常特征為研究該地區(qū)早寒武世的沉積環(huán)境演化提供了重要的地球化學(xué)證據(jù)，與微量元素分析和沉積相分析的結(jié)果相互印證，共同揭示了該地區(qū)早寒武世的地質(zhì)演化歷史。五、黑色巖系含礦性研究5.1成礦元素豐度分析對(duì)安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系中荷塘組及黃柏嶺組的樣品進(jìn)行全面的成礦元素豐度分析，能為揭示該巖系的含礦性提供關(guān)鍵依據(jù)。通過(guò)先進(jìn)的分析技術(shù)，精確測(cè)定了多個(gè)關(guān)鍵成礦元素的含量，并與地殼克拉克值進(jìn)行對(duì)比，以明確其富集程度。在荷塘組的碳質(zhì)頁(yè)巖樣品中，V的平均含量達(dá)到1500×10??，明顯高于地殼克拉克值（約135×10??），富集倍數(shù)超過(guò)10倍。這表明V在荷塘組碳質(zhì)頁(yè)巖中呈現(xiàn)出顯著的富集特征。Mo的平均含量為80×10??，同樣遠(yuǎn)高于地殼克拉克值（約1.2×10??），富集倍數(shù)高達(dá)60多倍。這種高含量的Mo說(shuō)明荷塘組碳質(zhì)頁(yè)巖對(duì)Mo具有很強(qiáng)的富集能力。U的平均含量為20×10??，高于地殼克拉克值（約2.7×10??），富集倍數(shù)約為7倍。這些成礦元素的高含量和高富集倍數(shù)，顯示出荷塘組碳質(zhì)頁(yè)巖在成礦元素的富集方面具有重要意義，可能是潛在的礦源層。黃柏嶺組的碳質(zhì)頁(yè)巖樣品中，V的平均含量為1800×10??，高于荷塘組碳質(zhì)頁(yè)巖中V的含量，且遠(yuǎn)高于地殼克拉克值，富集倍數(shù)超過(guò)13倍。這表明黃柏嶺組碳質(zhì)頁(yè)巖對(duì)V的富集程度更為顯著。Mo的平均含量為100×10??，同樣高于荷塘組碳質(zhì)頁(yè)巖中Mo的含量，且遠(yuǎn)超地殼克拉克值，富集倍數(shù)達(dá)到80多倍。U的平均含量為25×10??，高于荷塘組碳質(zhì)頁(yè)巖中U的含量和地殼克拉克值，富集倍數(shù)約為9倍。從這些數(shù)據(jù)可以看出，黃柏嶺組碳質(zhì)頁(yè)巖在成礦元素的富集程度上甚至超過(guò)了荷塘組碳質(zhì)頁(yè)巖，其含礦潛力不容忽視。除了上述元素，對(duì)其他成礦元素也進(jìn)行了分析。在荷塘組和黃柏嶺組的碳質(zhì)頁(yè)巖中，Ag的含量相對(duì)較低，但仍高于地殼克拉克值。As、Sb等元素也呈現(xiàn)出一定程度的富集。這些元素在不同巖性中的分布具有一定的規(guī)律，總體上，碳質(zhì)頁(yè)巖中這些成礦元素的含量明顯高于硅質(zhì)巖、頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖等其他巖性。在硅質(zhì)巖中，V、Mo、U等成礦元素的含量相對(duì)較低，一般為地殼克拉克值的數(shù)倍。頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖中，這些成礦元素的含量則更低。這種分布規(guī)律表明，碳質(zhì)頁(yè)巖在成礦元素的富集過(guò)程中起到了關(guān)鍵作用，其特殊的沉積環(huán)境和物質(zhì)組成有利于成礦元素的聚集。通過(guò)對(duì)荷塘組及黃柏嶺組成礦元素豐度的分析可知，這兩組的碳質(zhì)頁(yè)巖中多種成礦元素呈現(xiàn)出顯著的富集特征，且黃柏嶺組碳質(zhì)頁(yè)巖的富集程度相對(duì)更高。這種富集特征與巖性密切相關(guān)，碳質(zhì)頁(yè)巖為成礦元素的富集提供了有利條件。這些結(jié)果為進(jìn)一步研究該地區(qū)黑色巖系的含礦性和礦床勘探提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，暗示該地區(qū)早寒武世黑色巖系具有較大的成礦潛力，尤其是碳質(zhì)頁(yè)巖層位，值得在后續(xù)的研究和勘探工作中重點(diǎn)關(guān)注。5.2含礦性與成礦規(guī)律探討5.2.1含礦層位的確定通過(guò)對(duì)安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系地層剖面的詳細(xì)研究以及成礦元素豐度分析，可確定“多金屬富集層”的層位為荷塘組及黃柏嶺組中部的碳質(zhì)頁(yè)巖。在鯉魚(yú)坦荷塘組剖面和福庵-考坑荷塘組剖面中，碳質(zhì)頁(yè)巖位于地層中部，與下部的硅質(zhì)巖/硅質(zhì)頁(yè)巖和上部的頁(yè)巖、含碳質(zhì)頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥巖呈漸變過(guò)渡關(guān)系。在皂角樹(shù)-黃柏坑黃柏嶺組剖面，碳質(zhì)頁(yè)巖同樣處于中部位置，與上下巖性的過(guò)渡也較為明顯。荷塘組及黃柏嶺組中部碳質(zhì)頁(yè)巖的含礦性特征顯著。在元素含量方面，V、Mo、U等多種成礦元素在碳質(zhì)頁(yè)巖中的含量遠(yuǎn)高于其他巖性和地殼克拉克值。在荷塘組碳質(zhì)頁(yè)巖中，V的平均含量達(dá)到1500×10??，Mo的平均含量為80×10??，U的平均含量為20×10??；黃柏嶺組碳質(zhì)頁(yè)巖中，V的平均含量為1800×10??，Mo的平均含量為100×10??，U的平均含量為25×10??。這些元素的高含量表明碳質(zhì)頁(yè)巖對(duì)成礦元素具有很強(qiáng)的富集能力。從元素分布均勻性來(lái)看，雖然不同樣品之間成礦元素含量存在一定波動(dòng)，但在整個(gè)碳質(zhì)頁(yè)巖層位中，元素的富集趨勢(shì)較為穩(wěn)定。在不同采樣點(diǎn)采集的碳質(zhì)頁(yè)巖樣品中，V、Mo、U等元素的含量都保持在較高水平，且變化范圍相對(duì)較小。這說(shuō)明碳質(zhì)頁(yè)巖層位在沉積過(guò)程中，成礦元素的富集機(jī)制較為穩(wěn)定，受局部環(huán)境變化的影響較小。與其他層位相比，碳質(zhì)頁(yè)巖的含礦性優(yōu)勢(shì)明顯。硅質(zhì)巖中雖然也含有一定量的成礦元素，但含量相對(duì)較低，一般為地殼克拉克值的數(shù)倍。頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖中，成礦元素的含量則更低。在硅質(zhì)巖中，V的含量一般在200×10??-500×10??之間，Mo的含量在5×10??-20×10??之間，U的含量在5×10??-10×10??之間；頁(yè)巖和鈣質(zhì)泥巖中，V、Mo、U等元素的含量大多低于地殼克拉克值。這種對(duì)比進(jìn)一步凸顯了碳質(zhì)頁(yè)巖作為“多金屬富集層”的重要性，也為后續(xù)的礦床勘探和開(kāi)發(fā)提供了明確的目標(biāo)層位。5.2.2成礦類型與地質(zhì)背景分析根據(jù)對(duì)安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系的地球化學(xué)特征和地質(zhì)背景研究，該地區(qū)可能的成礦類型主要為熱水沉積型和沉積改造型。熱水沉積型成礦作用與海底熱液活動(dòng)密切相關(guān)。在早寒武世時(shí)期，受江南深斷裂帶活動(dòng)的影響，海底熱液活動(dòng)頻繁。熱液中富含V、U、Mo、Ni等多種金屬元素，當(dāng)熱液與海水混合時(shí)，由于物理化學(xué)條件的改變，這些金屬元素會(huì)在合適的環(huán)境中沉淀并富集。在石臺(tái)地區(qū)，黑色巖系中碳質(zhì)頁(yè)巖的特征元素比值顯示其為熱水沉積，如V/Cr比值大多在4.25以上，Ni/Co比值大多在5-10之間，這表明碳質(zhì)頁(yè)巖形成于缺氧的還原環(huán)境，且受到了海底熱液活動(dòng)的影響。在這種熱水沉積環(huán)境下，金屬元素與有機(jī)質(zhì)相互作用，進(jìn)一步促進(jìn)了金屬元素的富集。熱液中的金屬離子可能與有機(jī)質(zhì)形成絡(luò)合物，使得金屬元素在沉積過(guò)程中更容易被固定下來(lái)。沉積改造型成礦作用則是在沉積作用的基礎(chǔ)上，后期受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、熱液活動(dòng)等因素的改造，使原來(lái)分散的成礦元素進(jìn)一步富集。在石臺(tái)地區(qū)，早寒武世黑色巖系形成后，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，江南深斷裂帶的活動(dòng)不僅影響了沉積環(huán)境，也為后期的熱液活動(dòng)提供了通道。熱液在運(yùn)移過(guò)程中，與黑色巖系中的成礦元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使成礦元素重新分配和富集。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的地層變形和斷裂，也為成礦元素的遷移和富集提供了空間。地層的褶皺和斷裂會(huì)形成一些空隙和裂縫，熱液中的成礦元素可以在這些空隙和裂縫中沉淀，形成礦體。成礦作用與地質(zhì)背景密切相關(guān)。江南深斷裂帶作為區(qū)域內(nèi)重要的構(gòu)造邊界，其活動(dòng)對(duì)成礦作用產(chǎn)生了關(guān)鍵影響。在早寒武世早期，斷裂帶的活動(dòng)導(dǎo)致地殼的升降運(yùn)動(dòng)，使得石臺(tái)地區(qū)處于相對(duì)低洼的區(qū)域，為沉積物的匯聚提供了場(chǎng)所。同時(shí)，斷裂帶的活動(dòng)引發(fā)了海底熱液活動(dòng)，為成礦作用提供了物質(zhì)來(lái)源。在沉積過(guò)程中，古地理環(huán)境也對(duì)成礦作用產(chǎn)生了影響。石臺(tái)地區(qū)處于陸棚-盆地沉積環(huán)境，在早寒武世早期，海侵導(dǎo)致海平面上升，形成缺氧的深水陸棚相或盆地相，有利于碳質(zhì)頁(yè)巖的形成和有機(jī)質(zhì)的富集。有機(jī)質(zhì)的存在為成礦元素的富集提供了有利條件，它可以吸附和固定金屬元素，促進(jìn)成礦作用的發(fā)生。后期海退，海平面下降，沉積環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)榘脒€原-氧化環(huán)境，這種環(huán)境的變化也可能影響成礦元素的遷移和富集。在半還原-氧化環(huán)境下，一些成礦元素可能會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而改變其存在形式和分布狀態(tài)。5.2.3控礦因素分析構(gòu)造、巖性和沉積環(huán)境等因素對(duì)安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系的成礦過(guò)程起著重要的控制作用。構(gòu)造因素在成礦過(guò)程中具有關(guān)鍵作用。江南深斷裂帶作為區(qū)域內(nèi)重要的構(gòu)造邊界，其活動(dòng)歷史悠久且復(fù)雜。在早寒武世時(shí)期，斷裂帶的活動(dòng)導(dǎo)致了地殼的升降運(yùn)動(dòng)，使得石臺(tái)地區(qū)處于相對(duì)低洼的區(qū)域，為沉積物的匯聚提供了場(chǎng)所，也為成礦物質(zhì)的富集創(chuàng)造了條件。斷裂帶的活動(dòng)還引發(fā)了海底熱液活動(dòng)，熱液中富含的多種金屬元素為成礦提供了物質(zhì)來(lái)源。在熱液上升過(guò)程中，由于壓力和溫度的變化，以及與海水的混合，金屬元素會(huì)在合適的位置沉淀下來(lái)，形成礦體。除了江南深斷裂帶，其他小規(guī)模的斷裂構(gòu)造也對(duì)成礦產(chǎn)生了影響。這些小規(guī)模斷裂構(gòu)造可能導(dǎo)致局部地區(qū)的地形起伏變化，影響水流的方向和速度，從而影響沉積物和熱液的運(yùn)移路徑。在斷裂附近，熱液活動(dòng)更為強(qiáng)烈，成礦元素更容易富集。斷裂還可能為成礦元素的遷移提供通道，使得成礦元素能夠在不同的地層和巖性中重新分配和富集。巖性對(duì)成礦的控制作用也十分顯著。碳質(zhì)頁(yè)巖作為“多金屬富集層”，其特殊的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)為成礦元素的富集提供了有利條件。碳質(zhì)頁(yè)巖中富含的有機(jī)質(zhì)具有很強(qiáng)的吸附能力，能夠吸附和固定成礦元素。在缺氧的沉積環(huán)境中，有機(jī)質(zhì)分解緩慢，能夠長(zhǎng)時(shí)間保存，進(jìn)一步促進(jìn)了成礦元素的富集。有機(jī)質(zhì)中的官能團(tuán)可以與金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，使得金屬元素難以被溶解和遷移。硅質(zhì)巖雖然成礦元素含量相對(duì)較低，但在成礦過(guò)程中也起到了一定的作用。硅質(zhì)巖的存在可能影響了熱液的運(yùn)移和擴(kuò)散，改變了成礦元素的沉淀環(huán)境。硅質(zhì)巖的硬度較高，能夠抵抗后期的構(gòu)造變形和侵蝕作用，保護(hù)其中的成礦元素不被破壞。沉積環(huán)境是成礦的重要控制因素之一。早寒武世時(shí)期，石臺(tái)地區(qū)經(jīng)歷了海侵和海退過(guò)程，沉積環(huán)境從早期的缺氧還原環(huán)境逐漸過(guò)渡到后期的半還原-氧化環(huán)境。在缺氧還原環(huán)境下，有利于碳質(zhì)頁(yè)巖的形成和有機(jī)質(zhì)的富集，同時(shí)也促進(jìn)了某些成礦元素的富集，如V、Mo等。在這種環(huán)境下，金屬元素更容易以低價(jià)態(tài)存在，且被有機(jī)質(zhì)吸附和固定。隨著沉積環(huán)境向半還原-氧化環(huán)境轉(zhuǎn)變，成礦元素的遷移和富集規(guī)律發(fā)生了變化。在半還原-氧化環(huán)境下，一些成礦元素可能會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，改變其存在形式和分布狀態(tài)。沉積環(huán)境中的酸堿度、溫度、鹽度等因素也會(huì)影響成礦元素的溶解度和化學(xué)反應(yīng)活性，從而控制成礦過(guò)程。在酸性環(huán)境下，一些金屬元素的溶解度較高，容易被溶解和遷移；在堿性環(huán)境下，金屬元素可能會(huì)形成沉淀，有利于成礦。5.3找礦前景分析基于前文對(duì)安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系含礦性的研究，該地區(qū)具有較為廣闊的找礦前景。從成礦元素豐度來(lái)看，荷塘組及黃柏嶺組中部碳質(zhì)頁(yè)巖中多種成礦元素呈現(xiàn)出顯著的富集特征。V、Mo、U等元素的含量遠(yuǎn)高于地殼克拉克值，且黃柏嶺組碳質(zhì)頁(yè)巖的富集程度相對(duì)更高。這些元素的富集表明該地區(qū)具備形成相關(guān)礦床的物質(zhì)基礎(chǔ)，尤其是V、Mo、U等元素，在合適的地質(zhì)條件下，有可能形成具有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值的礦床。V元素在碳質(zhì)頁(yè)巖中的高含量，為尋找釩礦提供了重要線索，有望在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)釩礦床。含礦層位的確定為找礦工作提供了明確的目標(biāo)。荷塘組及黃柏嶺組中部的碳質(zhì)頁(yè)巖作為“多金屬富集層”，其成礦金屬元素的富集規(guī)律已較為清晰。在后續(xù)的找礦工作中，可以將這一層位作為重點(diǎn)勘探對(duì)象，通過(guò)進(jìn)一步的地質(zhì)勘查和地球物理、地球化學(xué)探測(cè)等手段，確定礦體的具體位置和規(guī)模?？梢圆捎酶呔鹊牡厍蛭锢矸椒?，如重力勘探、磁力勘探等，探測(cè)地下礦體的分布情況；運(yùn)用地球化學(xué)勘查技術(shù)，如土壤地球化學(xué)測(cè)量、水系沉積物測(cè)量等，圈定成礦元素的異常區(qū)域，為鉆探等后續(xù)工作提供依據(jù)。從成礦類型來(lái)看，熱水沉積型和沉積改造型成礦作用在該地區(qū)較為顯著。對(duì)于熱水沉積型礦床，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注海底熱液活動(dòng)的通道和沉積區(qū)域。江南深斷裂帶的活動(dòng)與海底熱液活動(dòng)密切相關(guān)，在斷裂帶附近，熱液活動(dòng)強(qiáng)烈，成礦元素更容易富集。在找礦過(guò)程中，可以沿著江南深斷裂帶及其附近區(qū)域進(jìn)行勘查，尋找與熱水沉積相關(guān)的地質(zhì)標(biāo)志，如硅質(zhì)巖、重晶石脈等，這些地質(zhì)標(biāo)志往往與熱水沉積型礦床伴生。對(duì)于沉積改造型礦床，要關(guān)注后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和熱液活動(dòng)對(duì)早期沉積礦體的改造作用。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的斷裂和褶皺為成礦元素的遷移和富集提供了空間，熱液活動(dòng)則促進(jìn)了成礦元素的重新分配。在找礦時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)研究構(gòu)造變形強(qiáng)烈的區(qū)域，以及熱液蝕變明顯的地段，這些地方往往是沉積改造型礦床的富集區(qū)域。綜合考慮，安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系所在區(qū)域具有較大的找礦潛力。通過(guò)進(jìn)一步的地質(zhì)勘查和研究，有望在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)V、Mo、U等多金屬礦床，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要的礦產(chǎn)資源支持。在未來(lái)的找礦工作中，應(yīng)加強(qiáng)多學(xué)科的綜合研究，運(yùn)用先進(jìn)的勘查技術(shù)和方法，提高找礦效率和成功率。結(jié)合地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等多學(xué)科信息，構(gòu)建綜合的找礦模型，指導(dǎo)找礦工作的開(kāi)展。加強(qiáng)對(duì)深部礦體的探測(cè)和研究，拓展找礦空間，提高礦產(chǎn)資源的保障程度。六、結(jié)論與展望6.1研究主要成果總結(jié)本研究對(duì)安徽石臺(tái)早寒武世黑色巖系進(jìn)行了全面且深入的探究，在地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征以及含礦性等方面取得了一系列關(guān)鍵成果。在地質(zhì)特征方面，通過(guò)詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查和地層剖面實(shí)測(cè)，清晰揭示了研究區(qū)下寒武統(tǒng)荷塘組及黃柏嶺組的巖性組合和沉積相特征。荷塘組自下部至上部巖性依次為硅質(zhì)巖/硅質(zhì)頁(yè)巖、含硅碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖、含碳質(zhì)頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥巖；黃柏嶺組自下部至上部巖性依次為硅質(zhì)巖/硅質(zhì)頁(yè)巖、含硅質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)泥巖夾硅質(zhì)泥巖和含碳泥狀灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖。兩者的差異主要體現(xiàn)在厚度和上部巖性組合上，黃柏嶺組厚度明顯大于荷塘組，且其上部主要為碳質(zhì)泥巖和鈣質(zhì)泥巖組合，而荷塘組上部主要為頁(yè)巖、含碳質(zhì)頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥巖組合。沉積相分析表明，該黑色巖系主要形成于陸棚