华南晚奥陶世-志留纪兰多维列世的五峰组和龙马溪组黑色页岩是目前我国页岩气勘探和开发的主力层段。该套黑色页岩的笔石生物地层研究程度较高,已建立的13个连续的高精度笔石带在产业部门得到广泛的应用。相比之下,除腕足动物化石外,同期其余门类化石研究程度较低,尤其是黑色页岩和硅质岩中硅质化石的古生物学需要进一步深入研究。本文在湘鄂渝地区2个剖面和1 口钻井(即重庆石柱漆辽剖面、湖南永顺大河坝剖面和湖北宜昌宜黄1井)的五峰组和龙马溪组中共采获133个岩石样品,磨制468个岩石薄片,以对其中的硅质化石开展古生物学和地球化学研究。这些硅质化石主要包括放射虫、硅质海绵和部分分类位置不明的类群。五峰组和龙马溪组的放射虫保存类型可划分为两大类六小类,即实体化石(Ⅰ)、模铸化石(Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3、Ⅱ4、Ⅱ5);而海绵化石大多为骨针,其保存特征主要为孤立黄铁矿化个体,未见软体组织,其埋藏过程可分为四个阶段,即死亡埋藏阶段、软体组织分解阶段、硫酸盐还原菌作用阶段和黄铁矿化阶段。此外,对宜黄1井五峰组中所含的一些疑似放射虫的锥形硅质化石,本文运用聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)技术进行切割成像分析,发现其内部充填硅质,但未发现明显的壳壁以及刺状结构,暂无法确定其是否属于放射虫。进一步的研究表明,该类锥形化石仅见于五峰组上部-龙马溪组下部的页岩中,具有重要的地层学意义,在缺少笔石的钻井岩芯中,可作为辅助化石确定黑色页岩的大致时代。本文还对五峰组和龙马溪组页岩样品开展了元素地球化学分析。主微量元素分析结果表明,重庆石柱漆辽剖面和湖南永顺大河坝剖面五峰组-龙马溪组黑色页岩中的硅质来源主要为生物成因而非热液成因。五峰组-龙马溪组火山灰蚀变后形成的斑脱岩层位、放射虫产出层位以及黑色页岩TOC值大于2%的层段,与古生产力指标(过量Ba,P/Al)偏高层段相吻合,均集中于五峰组中上部及龙马溪组下部。因此,本文认为研究区内五峰组-龙马溪组的硅质来源是由火山喷发带来的火山灰携带着丰富的营养物质洒落至海水中,促进海洋古生产力的提高及放射虫、硅质海绵和其他硅质微体化石的繁盛,为高硅高有机质页岩的形成提供了物质来源。