第七届青年地学论坛

华南下寒武统黑色页岩层序（从云南延伸到浙江，分布带长达~1600 km）最下部广泛发育Ni-Mo-V多金属矿床层。尽管该矿层仅有几厘米厚，但其显示出极高的金属富集程度。前人对该矿床的成因开展了大量研究，但对此仍存在争论，主要观点为（1）海水成因：金属在还原环境以极低沉积速率直接从海水中沉淀而来；（2）热液成因：金属元素由海底热液提供；（3）复合成因：矿化受热液对基底地层的汲取、海水的正常沉积、生物及有机质的富集等多种复合作用影响。Ni-Mo-V矿层中富集V元素（V含量可高于1%）。V是一种新近发展的金属稳定同位素体系，对Ni-Mo-V矿层样品进行V同位素分析可以示踪其中V的来源和富集机制，对于探明矿床成因具有重要意义。
我们分析了四个不同矿区样品（贵州省大竹流水和马路河矿区、湖南省三岔和曹家坪矿区）的V含量和V同位素组成（δ⁵¹V）。初步结果表明，V矿和围岩样品的δ⁵¹V值较为均一（数据分布范围为-0.62‰~0.04‰，平均值为-0.24±0.36‰）。并且，样品的V浓度和δ⁵¹V值没有展示出线性相关性，说明金属并不是来源于热液而是来自于海水的缓慢沉积作用。因为样品沉积于局部硫化的环境，根据硫化沉积物与海水的V同位素分馏（Δ_euxinic-SW = -0.4‰），可以推测早寒武世海水的δ⁵¹V值约为+0.24‰，接近于现代海水的δ⁵¹V值，表明当时的广海的氧化程度接近现代水平。但是大竹流水和马路河矿区的Ni-Mo矿样品的δ⁵¹V值均偏轻（低至-1.33‰）。自然界中，造成沉积物与海水之间产生如此大分馏的过程可能是Fe-Mn氧化物对V的吸附（Δ_{Fe-Me nodule-SW} = -1.2‰），随后在氧化还原界面之下发生还原溶解，轻V同位素被释放而沉淀导致的。

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