下扬子地区早寒武世广泛分布富有机质的黑色岩系,作为多金属富集层和潜在的烃源岩,受到了国内外专家学者的广泛关注。本论文在中国石油化工股份有限公司华东分公司与道达尔(中国)投资有限责任公司联合设立的科技攻关课题项目《宣城地区古生界页岩特征及保存条件研究》的支持下,综合利用岩石学、沉积学及地球化学理论和方法,对下扬子地区早寒武世黑色岩系的地质特征和地球化学特征展开了研究,分析了黑色岩系的发育控制因素并确定了下扬子地区早寒武世黑色岩系的成因模式。论文工作取得的主要进展和认识如下:(1)下寒武统地层在下扬子地区有着不同的岩石地层单位,本次研究对下扬子地区早寒武世黑色岩系8条典型剖面进行实测建立起相关剖面的综合柱状图并采集了岩石样品,通过野外露头的观察结合室内镜下薄片鉴定及岩石矿物成分的分析,将黑色岩系大致分为硅质岩、泥页岩、碳酸盐岩3大类,其中,泥页岩又细分为炭质页岩、钙质页岩、硅质页岩、泥岩;碳酸盐岩主要以灰岩为主。(2)早寒武世时期下扬子地区岩相古地理环境主要为台地相、陆棚相和斜坡-盆地相;碳酸盐台地分布在下扬子中部和东南部地区,由台地向两侧,依次为陆棚相、斜坡相、盆地相。下寒武统地层厚度大致可以识别出2个沉积中心,依次为石台-泾县沉积区和淳安-德清沉积区,其地层厚度均在400米以上,主要发育硅质岩和暗色泥页岩。下扬子地区黑色页岩沉积区集中在石台-休宁-长兴一带,厚度达到300米以上。(3)下扬子地区早寒武世黑色岩系的有机质丰度变化较大且普遍较高,高值区集中在石台-宁国-长兴一带,对应黑色页岩沉积区;有机质热演化程度普遍过高,属于高成熟-过成熟阶段,Ro值由北往南越来越高,这可能与黑色页岩沉积中心集中在南部有关。综合黑色岩系有机地球化学特征,虽然下扬子南部地区有机质丰度高,但是热演化程度过高,故可以初步判断下扬子地区早寒武世黑色岩系生烃潜力北部优于南部。(4)主量元素地球化学特征表明,黑色岩系沉积于近岸浅海向较深海过渡的环境中,硅质岩主要为热液成因;微量元素地球化学特征反映了炭质页岩、硅质岩沉积环境为厌氧,与其镜下显微特征含黄铁矿反映还原环境相佐证,泥岩则沉积于富氧环境,其他类型岩石沉积于贫氧-常氧过渡环境;稀土元素特征显示,不同类型岩石的稀土总量有着较明显的差异,泥岩稀土总量较大(平均值191.25 x10-6),硅质岩稀土总量最小(平均值仅10.24 x10-6),经过北美页岩标准化后都具有Ce负异常的现象,标准化曲线近于水平或左倾;反映了海相热水沉积特征;炭质页岩明显的Eu正异常和其他不同类型岩石Eu的负异常,说明黑色岩系沉积于热水沉积与正常沉积的过渡环境;Ce整体上微弱的负异常暗示着沉积于干燥、缺氧的封闭环境;相关图解则反映了黑色岩系的形成受到热液活动影响。综合黑色岩系无机地球化学特征,黑色岩系为正常海水与热水沉积的混合产物,形成于干燥气候条件下从缺氧还原状态过渡到半还原-弱氧化状态的环境中。(5)研究黑色岩系沉积时期的古生产力、氧化还原条件、海平面变化、古气候及热水作用等,认为早寒武世黑色岩系的发育经历了缺氧到常氧的过渡演化过程,其是热水沉积为主导,海水、生物和地球深部物质共同作用下的产物。