在我国扬子地区,大塘坡组地层主要是以锰碳酸盐、黑色页岩和灰色页岩以及灰色粉砂岩为主的沉积层序,其中大塘坡组底部的锰碳酸盐是我国重要的优质锰矿资源,含锰矿物主要为菱锰矿。同时,大塘坡组保存良好的沉积记录为获取南华纪(成冰纪)海洋环境演化信息提供了良好的地质条件。本文主要对湖南地区湘锰组(大塘坡组)黑色岩系和菱锰矿进行了元素地球化学研究,取得以下主要成果和认识:1.湖南湘潭地区湘锰组的黑色页岩氧化还原敏感元素富集系数,Th/J、V/(V+Ni)和V/Cr比值等指标显示湘锰期水体环境是相对氧化的,湘锰组晚期水体环境相对早期-中期变得还原。2.湘锰组黑色页岩的CIA值显示,当时气候总体表现为温暖湿润,但存在由温暖湿润-寒冷干燥-温暖湿润-寒冷干燥的周期性变化。3.湖南湘潭锰矿和民乐锰矿的主量元素和氧化还原敏感元素特征表明,菱锰矿的沉积水体环境为氧化-次氧化,不支持其直接由Mn2+和CO32-结合形成;稀土元素明显的Ce正异常,含有高于或近于PAAS的稀土元素总量,中稀土相对于轻、重稀土富集的帽式特征显示南华系大塘坡期含锰建造中的Mn可能是以氧化物或氢氧化物的形式沉淀。4.湘潭和明乐锰矿石的δ13C碳酸盐(n=13)值为-9.38‰~-5.79‰,平均值-7.58‰,表明碳一部分来自有机质,进一步证实菱锰矿是在氧化-次氧化的环境中,以氧化物或氢氧化物的形式沉淀后,埋藏在缺氧,富含有机质的环境中,通过与有机质的反应还原为菱锰矿。5.大塘坡式锰矿主要分布在浅海大陆架的局限陆架盆地中。在海侵的作用下,锰聚集在浅海大陆架局限盆地中,以氧化物或氢氧化物的形式沉淀,随有机质迅速掩埋在缺氧的沉积物中。在成岩过程中,锰的氧化物和氢氧化物被还原释放出大量Mn2+,有机质降解产生的CO32-与Mn2+结合形成具有碳轻同位素的菱锰矿。