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贵州中部开阳地区出露较为完整的下寒武统牛蹄塘组黑色岩系,但这套黑色岩系缺少精确的年代学限定。其中富含多种金属元素,但目前对其中主要低温成矿元素As、Sb、Au、Ag的分布规律了解极少,对其赋存状态与形成的大地构造背景与意义无法进行深入讨论。本文以开阳磷矿地区下寒武统牛蹄塘组黑色岩系剖面作为研究对象,通过野外调查、地化分析、全岩硫同位素分析、黄铁矿电子探针分析、锆石U-Pb精确定年等,划分了24个地层层序共9个岩性段,对四种主要低温成矿元素的分布规律、赋存状态,以及富集的构造原因进行了研究。结果表明,黑色岩系中普遍富集As、Sb、Ag,其平均富集系数分别为4.78、7.01和17.21,大部分层位富集Au。四种元素具层控性特征:在下部黑色白云质粉砂岩和黑色页岩层位中元素丰度异常较高,在泥岩和粉砂岩混合层位元素丰度异常较低,钙质成分含量较高的层位元素含量较低。另一方面,As、Sb、Ag在牛蹄塘组的分布与金区别较大,受层位影响程度:As>Sb>Ag>Au。Ag还表现出旋回性特点。Au在部分层位具负异常,并显示出与Ag、Sb的弱相关性。黑色页岩中的黄铁矿具有多种成因类型,沉积成因为主,低温热液成因次之,同时受到生物作用影响。黄铁矿对全岩的As、Sb、Au、Ag元素平均富集系数分别为17、107、16974、8。原生黄铁矿是黑色页岩中金的主要赋存矿物,也是Sb的重要赋存矿物。不同类型的黄铁矿,元素富集规律也不相同:As、Ag更容易富集在不规则集合体和草莓状黄铁矿中,Sb和Au在星散状单颗粒黄铁矿中的富集系数最高,其中,Au富集系数可达其它三种元素的数百-数千倍。沉积-构造综合分析表明,牛蹄塘组时期,研究区主要表现为被动大陆边缘构造环境,整体水动力条件较弱、还原环境为主,且有机通量大,沉积了黑色页岩为主,富含有机质的地层。缺氧、还原环境更有利于低温成矿元素的沉淀富集。此外,物源区原岩组成,生物和有机质、海底热液以及后期风化淋滤等,也影响了元素的富集。牛蹄塘组凝灰岩层得到锆石U-Pb结晶年龄520±23Ma,黑色页岩碎屑锆石年龄保存了从中元古到早古生代几乎全部的物质记录,沉积构造分析表明可能具有复杂的物质来源。