新元古代是一个被人们广泛研究和关注的焦点时期,是地球历史的重要转折时段。针对新元古代氧化事件(Neoproterozic Oxidation Event,NOE),众多学者进行了深入的研究,提出了各种大气、海洋环境和生物协同演化模型。然而这一次氧化事件是如何发生,类似显生宙的海洋体系何时出现,以及海洋氧化发生的空间范围等问题,还存在广泛争议。本文从磷块岩出发,对荆襄区域主要工业产磷层位进行了详细的野外地质调查、剖面测量与描述以及岩相学观察,并对样品进行了稀土元素、主微量元素、磷酸盐晶格硫同位素分析。结合前人研究成果,对研究区域的沉积环境,水动力条件,海水硫同位素组成进行了进一步研究,得到以下几点认识:(1)钟祥陡山沱组样品常见泥晶磷块岩和球粒砂屑磷块岩。二者由隐晶质磷灰石,玉髓,碳酸盐,粘土矿物,黄铁矿,白铁矿,锐钛矿和重晶石构成。荆襄钟祥磷矿区的第一矿段沉积区域为滨浅海相和半深海相,沉积位置为海水氧化还原界面附近,随着海水升降,环境氧化还原状态发生变化,并且沉积时受到热液的影响。(2)钟祥陡山沱组含磷岩系样品的δ34S值介于29.4‰-37.6‰之间,除开明显离群的样品,均值为36.3‰。结合前人研究,认为陡山沱时期,古海洋中硫酸盐δ34S约为36‰,海水中的δ34S在前寒武纪经过了两个阶段的增长,在埃迪卡垃纪达到稳定状态,维持在36-37‰附近。(3)钟祥陡山沱组含磷岩系的样品中发现了大量同心圈层状结构、环状结构、球粒状结构,本文认为,这些结构与B-Z反应(Belousov-Zhabotinskii reaction)有关。B-Z反应是非平衡热力学的化学振荡反应,反应体系与外界环境交换物质和能量时,通过一定的有序结构状态去耗散物质和能量。前人研究认为,在岩石沉积时,由于大量的生物遗体腐烂,有机质被赤铁矿等氧化剂氧化。氧化作用从有机质团中随机位置开始,向四周降解微生物群落,在化学沉积凝胶前,向外扩展到磷灰石,石英等矿物,形成具有分形特征的圈层或环带状结构。这些有序结构在成岩时被固结,得以保存在岩石中。B-Z反应不仅对生物化石的保存有一定的帮助,还可以指示大量生物活动的沉积环境。(4)钟祥陡山沱组含磷岩系磷块岩中发现了大量的微米级管状构造—环包裹体轨迹(Ambient inclusion trails,AITs),其尖端常发育有黄铁矿颗粒。在成岩过程中,有机质分解形成大量CO2气体,这些气体使局部压强上升,在还未固结的胶磷矿基质中推动黄铁矿颗粒在其中移形成AITs。(5)稀土元素分析结果表明野外考察的剖面大部分时间处于氧化的条件下,部分地层由于海平面升降,处于还原环境,Ni/Co,U/Th比值也从侧面证明了这个结论。Y表现出了明显的富集,表明在沉积过程中受到了热液的影响,Eu元素的异常值也表明了这一点。