中国黔-湘-渝Pb-Zn-Mn多金属成矿带发育大量的大型-超大型新元古代大塘坡期锰矿床,如贵州松桃杨立掌锰矿、道坨锰矿、西溪堡锰矿、大塘坡锰矿、湖南民乐锰矿、湘潭锰矿等。大塘坡期锰矿主要赋存于大塘坡组底部的黑色岩系中,在地质历史时期上处于两次冰期间的间冰期。关于这一时期的锰矿,自1958年贵州省地质局103地质队在松桃大塘坡勘察铁矿时发现的氧化锰矿石以来,众多学者就开始对该时期的锰矿开展了大量的地质学、古生物学和地球化学等研究工作,并获得大量的研究成果。但是随着近年来该成矿带内不断有大塘坡期大型、超大型隐伏锰矿床被陆续发现,其复杂的控矿地质条件和成矿机制导致这些锰矿床的成矿物质来源、锰的迁移富集机制和锰碳酸盐的形成条件等问题成为了学者们争论的焦点。 本论文分析了大屋锰矿床矿石的碳、氧同位素和微量元素组成,以及大屋、大路锰矿床菱锰矿的原位地球化学特征,并将其与黔-湘-渝地区典型锰矿床进行对比,同时利用原位的碳酸盐矿物U-Pb定年技术对大路锰矿床菱锰矿的成矿年龄提供了新的约束。主要获得如下认识: 1)通过对大路锰矿的菱锰矿进行原位碳酸盐U-Pb定年,获得其年龄为(469±69)Ma,并对比了前人发表的其它年龄数据,结合黔东地区矿床成矿体系,表明了菱锰矿U-Pb体系最后的封闭时间为加里东期,说明该矿床可能受到了加里东期热液构造运动的改造。 2)元素地球化学特征显示,菱锰矿中各元素之间表现出的相关性,以及各元素组合之间的比值关系,表明矿石接受陆源碎屑物质输入较低,暗示了热液对锰矿床物源的贡献,并反映了沉积环境的缺氧还原状态;与围岩中赋存元素的差异性说明了锰矿形成可能经历了强烈的成岩作用或改造以及其沉积期海水的硫化还原环境。稀土元素整体特征呈中稀土富集的帽式分布,与围岩的稀土配分模式差别较大,并反应了热液对矿床的贡献作用。 3)通过与其它典型大塘坡式锰矿床的对比,笔者认为贵州松桃大屋锰矿床的碳主要来源于热水溶液和有机质的氧化,不同矿床间氧同位素的差异可能是由于不同沉积盆地的沉积条件差异导致,轻的氧同位素部分来源于冰川融水或地下渗水作用。 4)基于前人的研究,并综合贵州松桃地区大屋和大路两个锰矿床的矿床地质特征、元素地球化学、同位素地球化学等证据,本文初步提出了大塘坡式锰矿的矿床成因机制和成矿过程,认为Sturtian冰期过后,海水中大量的Fe、Mn发生分离并先后沉淀,并与有机质和热水溶液提供的CO2反应形成菱锰矿。沉积成岩后,经受加里东晚期构造热运动改造,致使成矿体系重新活化,Fe、Mn再次分离并重结晶,从而形成了高锰低铁的锰碳酸盐矿层。