黑色岩系是富含有机碳(C含量大于等于1%)及硫化物的海相细粒沉积岩，由不同比例的深灰-黑色页岩、硅质岩、碳酸盐岩及变质岩组成的岩石体系[1]。黑色岩系的形成是岩石圈、水圈、生物圈和大气圈相互作用变化的结果[2]。在反映古沉积环境特征、重塑地球演化过程历史、研究全球环境变化的研究中具重要作用。前人通过岩石矿物学、年代学、地球化学、古生物学等方式，对黑色岩系的成因与沉积环境、多金属矿床成矿机制等方面展开研究并取得了丰硕成果[3-6]。

湘西北是中国扬子板块震旦纪至寒武纪转折时期海相地层黑色岩系发育最完整的地区之一，为研究这一时期的古海洋环境演化提供了优越的地质条件。在这套黑色岩系底部富集多种有用元素，如Ni、Mo、P、V、Mn等，在部分地区直接形成矿床，包括湘鄂川贵地区大型-超大型“扬子型”铅锌矿床，大型-超大型钒(铀)矿床、湘西北Ni-Mo-PGE(铂族元素)矿化带、湘黔交界的超大型重晶石矿床，织金磷矿和稀土矿等。这些矿床的含矿岩系赋存于下寒武底部，分布于震旦-寒武之交的转折阶段。目前对湘西北黑色岩系的研究主要集中在多金属富集层、含矿层，或仅仅为某单一层位的沉积环境研究[7-9]，而缺乏对震旦至寒武纪这一转折时期整体沉积环境演化过程的系统研究。因此，现通过对湘西北震旦-寒武之交的灯影组白云岩、寒武纪牛蹄塘组硅质岩、磷块岩、黑色页岩等黑色岩系开展微量元素地球化学特征研究，探讨该转折时期黑色岩系的元素富集规律及其沉积环境演化等，以期为该时期整体环境演化提供参考，为研究该区的矿床成因提供依据。

图1 湖南张家界地区地质略图及采样位置Fig.1 Geological map and sampling location of Zhangjiajie area, Hunan

1区域地质

研究区位于湘西北张家界地区如图1所示[10]，大地构造位置处于扬子板块和华夏板块会聚的过渡带，位于扬子准地台大地构造单元的东南缘，由相对稳定的扬子陆块和相对活动的华南活动带构成其基本的大地构造格架(图1)。早寒武世，泛大陆解体，导致扬子板块与华夏板块处于强烈的拉张阶段，并于早寒武世接受大量沉积物碎屑的沉积，形成了碎屑岩、磷酸盐、黑色页岩沉积层序[11-14]。震旦-寒武纪转折期，扬子地台沿NW-SE向可划分为3个不同的沉积相带：自北西向南东依次为位于内陆棚台地相、外陆棚斜坡的过渡相和深海盆地相。浅水区的台地相以碳酸盐沉积为主，发育波浪、交错层理；深水区的盆地相主要以黑色岩系沉积为主，具薄层或板状层理；介于两者间的狭长地带是过渡相，主要有微晶灰岩、磷块岩、碳酸盐及薄层页岩组成。根据前人对研究区黑色岩系沉积学以及化石组合等特征研究，牛蹄塘组主要发育于盆地-深水陆棚沉积体系，岩性主要为深灰色-黑色的碳质页岩，含黄铁矿与黄铁矿结核，有机质含量高[15-17]。老道湾剖面上部主要为含碳质粉砂质页岩，含三叶虫；下部有似层状、扁豆状硅质磷块岩和多金属富集层，为本研究的主要地层。

2样品采集与分析

图2 湘西北老道湾剖面野外现象照片Fig.2 Photos of wild phenomena of Laodaowan section in northwestern Hunan

本次样品采自湖南张家界老道湾剖面，剖面位置为(X：29°04′18″，Y：110°26′46″)。共实测上震旦统至下寒武统黑色岩系剖面13.7 m，自下而上分别为：震旦系灯影组白云岩，下寒武统牛蹄塘组黑色硅质岩、磷结核层、镍钼多金属富集层、黑色页岩等，牛蹄塘组与下伏灯影组白云岩呈平行不整合接触(图2)。其中白云岩呈灰白色夹灰黑色燧石细条带，严重风化面为浅黄色，易碎；厚度约4.2 m，未见底；硅质岩厚度约25 cm；磷结核层约为30 cm，结核直径为1.5～3.0 cm，其上为Ni-Mo多金属富集层，厚度约为3 cm，镍钼品位较高；黑色页岩较为坚硬，水平纹理清晰，上部可见星点状黄铁矿沿黑色页岩页理分布。本次研究样品全部采自该剖面的岩石新鲜面，共采集了25个样品，包括黑色页岩样13个，白云岩样9个，硅质岩样2个和磷结核样1个(图3)。

图3 湘西北老道湾剖面柱状图及采样位置Fig.3 Column diagram and sampling position of Laodaowan section in northwestern Hunan

主微量元素组成分析在澳实分析检测(广州)有限公司完成。微量元素采用电感耦合等离子质谱(ICP-MS)分析。微量以及稀土元素分析测试利用P61i-ME-MS81c 方法，通过碱熔加酸消解后，等离子质谱/等离子光谱综合定量，相对偏差小于10%，相对误差小于10%。

3元素地球化学特征