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早寒武世时期,扬子板块和华夏板块之间由于强烈的拉张作用,形成了初始的洋壳,两个板块的碳酸盐台地之上沉积形成了一套黑色岩系,这套黑色岩系是我国重要的钒、镍、钼、铀、重晶石等的矿源层,有用元素种类十分多样。本文选取湘西北地区的黑色岩系作为研究对象,通过野外地质调查和室内样品分析,重点对这套含铀多金属黑色岩系的地球化学特征、矿物赋存状态和成矿作用开展了讨论,主要取得了以下几方面的认识:（1）通过研究矿化元素组合,将湘西北地区黑色岩系铀多金属矿化划分为了:（1）U-V-Ni-Mo型,（2）U-V-Cu型,（3）U-V型三种主要的元素组合类型。（2）湘西北地区黑色岩系主量元素特征参数n（Al2O3）/n（Al2O3+Fe2O3）、TFe2O3/TiO2-Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）、Mn O/TiO2指示含铀多金属黑色岩系的沉积构造环境以陆缘裂陷的中心带和靠近中心带的边部区域为主。n（SiO2）/n（Al2O3）、n（Si）/n（Si+Al+Fe）指示含铀多金属黑色岩系的沉积过程中有生物热水作用的参与。（3）研究区黑色岩系铀多金属矿化微量、稀土元素特征参数V/（V+Ni）、Cu/Zn、V/Cr、Ni/Co、δU、δCe等指示含铀多金属黑色岩系形成于以缺氧为主的沉积环境,Sr/Ba、Co/Zn、δEu及Zn-Ni-Co图解、Lg U-Lg Th图解、Cr-Zr图解指示黑色岩系铀多金属矿化具有明显的热水沉积特征。（4）对研究区碳氧同位素的研究得出,湘西北地区黑色岩系在沉积形成的过程中有大量海底喷流热液所携带的深源物质的参与。εNd指示黑色岩系的沉积物具有明显的以古老上地壳物质为物源的特点。通过研究,获得铀多金属矿化U-Pb同位素年龄为503±29Ma,获得三组Sm-Nd同位素全岩年龄分别为586±113Ma;584±82Ma;454±44Ma。（5）首次在湘西北地区黑色岩系中同时发现晶质铀矿、沥青铀矿、钛铀矿、铀石四种最为主要的原生铀矿物,并发现湘西北地区黑色岩系中的铀多金属矿化矿物赋存位置主要有四种类型,分别为沉积物的裂隙、矿物间隙、溶蚀孔洞、气泡孔洞,这些发现和认识为下一步的有用矿物的单体解离,元素萃取回收,提供了数据支撑和理论依据。（6）首次在湘西北地区黑色岩系中发现硒汞矿和灰硒铅矿赋存在一起,硒元素大都富集在地幔和地核中,硒矿物的形成往往与拉张的裂谷环境关系密切,此次硒汞矿和灰硒铅矿的发现,从矿物学角度再次证明了湘西北地区黑色岩系成岩成矿的过程中有海底喷流热水沉积作用的参与。（7）在湘西北黑色岩系U-V-Ni-Mo型元素组合的矿化中发现的高温矿物组合为:晶质铀矿（含钇族稀土）+辉钼矿+辉砷镍矿+闪锌矿,中低温矿物组合为:沥青铀矿+铀石+方铅矿+硒汞矿+灰硒铅矿;在U-V-Cu型元素组合的矿化中发现的高温矿物组合为:钛铀矿+晶质铀矿（含钇族稀土）+金红石+立方体状方铅矿+闪锌矿,中低温矿物组合为:沥青铀矿+砷黝铜矿+硒（硫）铅矿+硫砷锌铜矿;在U-V型元素组合的矿化中发现的中高温矿物组合为钛铀矿+沥青铀矿+铀石+闪锌矿+方铅矿。在上述研究的基础上,将湘西北地区黑色岩系的铀多金属成矿作用和成矿过程归纳为:在牛蹄塘组地层沉积的时期,扬子陆块处于全球海平面升高的大背景下,深部洋流将海底热水喷流作用所携带的磷、钒、铜、镍、钼、钡、铀等元素携带至表层,在生物地球化学作用下初步富集,其后生物在死亡下沉腐烂的过程中,使海水溶解氧含量逐步降低并最终变为缺氧环境,同时生成H2S等气体让周围逐步变为还原环境,增加了有机质的保存。同时,海底喷流热水中所携带的矿化元素通过出溶作用和还原作用在岩石的溶蚀孔洞、裂隙等空间内沉淀富集。还原作用的产生一方面是受生物体沉积腐烂过程中产生的H2S等气体的影响,另一方面是黑色岩系中所含的有机质在海底喷流热水的中高温条件下发生裂解生成H2S、H2、CH4、CO等还原性气体,这些气体将成矿溶液中所携带的铀多金属元素,还原形成晶质铀矿、铀石、钛铀矿、砷黝铜矿、闪锌矿、重晶石等。