王聚杰，曾普胜，3，麻 菁，代艳娟，苟瑞涛

(1.国家地质实验测试中心，北京 100037;2.中国地质大学(北京)，北京 100083;3.昆明理工大学，云南昆明 650000)

1 引言

1.1 研究意义

黑色岩系(black rock series)是指含有机碳及硫化物较多的深灰－黑色的硅质岩、碳酸盐岩、泥质岩及其变质岩石的组合体系，属于还原性岩石。1989年国际地质对比计划254项目《含金属黑色页岩及有关矿床》将“黑色页岩(black shales)”定义为“一种黑色(黑色或灰色)的细粒(粉砂或者为更细)沉积岩，通常为泥质、含相当高的有机质(C＞0.5%)”。Huyck(1991)将“含金属黑色页岩”定义为“富含任何金属的黑色页岩。其富含金属量相当于美国地质调查局标准参考材料SDO－1页岩的2倍或1倍”。黑色岩系不单是指黑色页岩，而是对一类岩石的总称(张庆华等，2012)。涂光炽(1999)通过对世界上特别是中亚地区某些金属矿床研究后，“黑色岩系型矿床”定义为:“所谓黑色岩系矿床是指赋存于高有机碳含量(一般＞0.5%)的浅变质岩系中的层控矿床，碎屑岩系常含碳酸盐岩、硅质岩和火山岩，但以砂、板岩为主”，这一定义较全面地反映了黑色岩系矿床的基本特征(刘春涌和王永江，2007)。当黑色岩系有机质含量较高时(一般＞15%)，黑色岩系又被称为“石煤”。黑色岩系不仅是重要的低热值燃料资源，而且是多种元素的重要聚集岩系。近几年关于黑色岩系中的非金属金属矿产的研究越来越多，黑色岩系的经济价值也日益引起人们的重视。世界上很多地方都发现与黑色岩系有关的矿产资源，诸如铜、镍、钼、钒、钛、磷、铂族元素、锰、重晶石、金、铀、铅－锌－银、油气等。我国富含金属非金属矿产的黑色岩系建造广泛分布于扬子地台震旦系陡山沱组上部至下寒武统底部。地理分布包括滇东、黔(大部分地区)、陕南、川西、湘(中西部)、鄂西(峡东)、皖浙赣等地区，河南山西南部也有少量分布(范德廉等，1987;Fan，1983;Coveney and Chen，1991;Coveney，2003)。扬子板块黑色岩系“多金属元素富集层”富含有色金属、贵金属、稀有元素、分散元素和放射性元素(李胜荣等，2002)。本文以扬子地台为例，研究震旦系－寒武系黑色岩系及其相关的矿产，为相似层位提供借鉴。

1.2 国内外研究现状

黑色岩系含多种金属非金属元素，而且因为其产于缺氧环境中，可作为古环境研究的良好载体，所以对黑色岩系尤其是对与黑色岩系有关矿产的研究成为国际地球科学的重要前沿课题。20世纪80年代以来，地质学界对黑色岩系和有关矿床、相关的缺氧环境(事件)和稀罕事件进行了大量研究。国际地科联专门设立了“黑色页岩成矿(metallogeny of black shales)”研究项目(IGCP254)，于1987年1月启动，其主要目标是建立黑色页岩建造的一般特征，描述与黑色页岩有关的重要矿床的成矿作用(叶杰等，2000;杨剑，2009);并且召开了许多有关黑色岩系的国际讨论会，如1980年的“Black shale”，1985年的“Black shale biological geochemistry”等。黑色岩系型矿床常能形成较大的规模，国外著名的黑色岩系型矿床有中欧Mansfield含铜页岩(二叠纪)、澳大利亚富铅锌矿的Mount－Isa页岩、摩洛哥的黑色岩系型银矿、美国肯塔基州的黑色岩系型铀矿(前寒武纪)、美国堪萨斯州的含金和银的黑色页岩(白垩纪)(叶杰等，2000)、美国密执安州北部 White Pine铜矿床(中元古代)、加拿大阿萨巴斯卡盆地铀矿床(下、中元古代)、哈萨克斯坦穆龙套金矿床(晚元古代)等(高坪仙，1994)。我国对黑色岩系及相关矿床的研究早在20世纪60年代就已开始，中国科学院重点项目、国家自然科学基金课题、国家攀登计划及攀登预选等项目就开展了黑色岩系及与之有关超大型矿床成矿作用、微生物成矿和环境变化与事件及其与成矿关系的研究。以涂光炽院士为首的研究团体，首先较系统地调查、研究了我国华南黑色岩系及其矿产，在黑色岩系基础理论研究和找矿应用实践中作出了重大贡献。范德廉为首的专家组系统而全面地总结、剖析、对比和讨论我国不同时代背景下出现的黑色岩系及以黑色岩系为主岩的不同类型的矿床(范德廉等，1973;涂光炽，1999;叶杰等，2000;唐红松等，2005;陈艳霞等，2013)，如贵州大塘坡黑色岩系为震旦纪时期的地层，形成黑色岩系型锰矿，而同为震旦纪时期的湖北宜昌黑色岩系形成磷矿床;同一地区不同时期的黑色岩系所形成的矿产类型也是不同的，如贵州地区下寒武统黑色岩系形成Ni－Mo－PGE矿床，而震旦系黑色岩系形成锰矿床(大塘坡锰矿)，论证了黑色岩系型矿床的物质来源与缺氧事件密切相关等理论问题。卢衍豪等(1978)专门就生物地层与成矿关系进行了深入的探讨，这大大深化了我国黑色岩系及相关矿产的研究深度和广度(Fan，1983;范德廉，1987;高坪仙，1994;黄艳丽等，2008;李胜荣等，2000;毛景文等，2001)。我国扬子板块黑色岩系分布广泛，目前已发现的与黑色岩系有关的大型或超大型矿床有磷矿、重晶石矿、石煤矿、钒矿等;此外还有铜、镍、钼、铀、稀土等中小型的矿床、矿点或矿化层(姜月华等，1994)。

2 我国黑色岩系及有关矿床的分布与特征

2.1 我国黑色岩系及有关矿床的主要分布

黑色岩系在中国、印度、巴基斯坦、伊朗、法国、英格兰、阿曼、原苏联、蒙古、澳大利亚、加拿大和美国等世界广大范围内均有分布，尤其是下寒武统的黑色岩系具有全球等时性规模(杨剑，2009)。我国黑色岩系主要分布在南方扬子板块和西北塔里木地块，本文主要介绍扬子板块黑色岩系及有关矿产的分布，黑色岩系在扬子板块的分布涉及云南、贵州、四川、陕西、湖北、湖南、广东、广西、浙江、江西等省(图1)，而与之有关的大、中、小型矿床及矿点产出于元古代－第三纪的许多层位内。其中赋存大－中型矿床的黑色岩系位于扬子板块震旦系陡山沱组上部至下寒武统底部、志留系龙马溪组等。扬子板块下寒武统黑色岩系沉积层位稳定，各地区对该层位的命名不一:贵州称牛蹄塘组;桂北称清溪组;滇东(北)称筇竹寺组;四川称筇竹寺组或九老洞组;浙西称荷塘组;赣南称牛角河组;鄂东南称水井沱组;湖南称牛蹄塘组、杷榔组(前寒武系专题组，1983;唐红松等，2005)。震旦系黑色岩系地层在云南称渔户村组(下段);湖南、湖北、贵州等地称陡山沱组。对于志留系的黑色岩系层位命名则相对一致，南方各地均称为龙马溪组。扬子板块黑色岩系沉积厚度较厚，从几十米到几百米不等。

黑色岩系富含有机质，粘土矿物成分高，是多种元素(如 PGE、REE、Au、Ag、Ni、Mo、Cu、Pb、Zn、Se、V、U等)的富集层且富集系数高，但各种元素的富集状态有所不同。黑色岩系多元素的异常富集是古地理环境、构造运动、热液活动和缺氧事件综合作用的结果(杨剑等，2012)。扬子板块与黑色岩系有关的矿床种类很多，成因各异，与黑色岩系的关系也各不相同:有的矿床直接产于黑色岩系中，两者的形成和保存条件基本相同，如硫化物矿床等;有的则形成于黑色岩系向浅色岩系过渡带，也就是由缺氧向氧化环境的过渡带(即微氧化环境)，如碳酸锰、重晶石矿床等;还有一类矿床如铅、锌、汞、重晶石等产于碳酸盐岩中，但其成矿物质却主要来自邻近的黑色岩系，从而使两者具有密切的成因关系。这类矿床往往经历了不同程度的改造或变质(叶杰等，2000)。钒钛矿床主要分布于湖南、湖北、浙江、江西、广东、贵州、安徽、河南等省。镍钼矿主要分布在扬子板块的西边缘的湘西北、贵州等地区，如湖南慈利县的大浒，贵州遵义黄家湾、新土沟等地;与黑色岩系有关的铜矿主要集中分布在滇中地区，集中分布在东川和易门地区(叶杰等，2000);铂族元素矿床主要与钼镍矿伴生产出，贵州遵义黄家湾矿床就是典型的Ni－Mo－PGE矿床;磷矿在黑色岩系矿床中占有很重要的位置，我国扬子板块黑色岩系型磷矿床主要集中分布于云南、贵州、四川、陕南、峡东地区。其中云南的昆阳磷矿、海口磷矿、贵州开阳磷矿、织金磷矿等都是大型－超大型磷矿床。重晶石矿也是黑色岩系成矿的主要矿产类型，扬子板块的重晶石矿主要分布在广西、贵州、湖南等地，主要有湖南新晃贡溪－天柱大河超大型重晶石矿、广西三江板必大型重晶石矿等，另外在鄂、滇、皖及陕南川北等地也有重晶石产出。锰矿广泛分布于湘、黔、川、鄂等地，典型矿床为湘潭锰矿、大塘坡锰矿。

图1 扬子板块黑色岩系分布图(据毛景文等，2002修改)Fig.1 Distribution of black rock series in the Yangtze plate(modified from Mao et al.，2002)

2.2 与黑色岩系有关的矿床类型

我国与黑色岩系有关的矿床种类繁多，不同地质时期中所形成的黑色岩系所富集的矿产类型是不同的，同一时期不同地区所形成的黑色岩系型矿产类型也有所不同，下面主要分析扬子板块与黑色岩系有关的大型－超大型矿床(表1)。

2.2.1 磷矿

我国的富磷层位主要有两个:一个是震旦系陡山沱组富磷层位，代表性矿床是湖北宜昌的大型磷矿床，黑色岩系型磷矿床分布主要在峡东地区;另一个是下寒武统赋磷沉积层位。其中有重大经济价值的磷矿床主要集中于上扬子成磷带的云南、贵州、四川与陕西，地理上构成近SN向的带状分布。这些地区下寒武统有四个含磷层位，由老到新为渔户村组中谊村段、筇竹寺组八道湾段、沧浪铺阶中段(辛集组)、沧浪铺阶上部(昌平组)，其中又以渔户村组中谊村段磷矿价值最大，储量占寒武系磷矿总量的90%左右(唐红松等，2005)。具有代表性的矿床有云南昆阳磷矿、海口磷矿、贵州织金磷矿、开阳磷矿、瓮安磷矿等大型－超大型磷矿床。除了这些大型－超大型磷矿床，在其他地区如浙江、湖南、湖北、重庆等下寒武统黑色岩系发育的地区，黑色岩系底部也普遍存在含磷层位，常形成众多的中小型磷矿。

表1 与黑色岩系有关的矿产类型及其分布Table 1 Mineral types and distributions associated with black rock series

下寒武统富磷层位的典型代表就是昆阳磷矿(图2)。昆阳磷矿的形成与黑色岩系具有重要的关系。矿区内的梅树村剖面是我国研究震旦系－寒武系界面的主要地点之一。通过对云南晋宁梅树村震旦系－寒武系界线层型剖面的现场观察发现下寒武统筇竹寺组石岩头段下部为黑色粉砂岩，碳质含量高，表明其形成于还原环境下，厚54m;筇竹寺组的玉案山段，下部为黑色页岩，厚72.4m;而昆阳磷矿的富磷层位主要为中谊村段，分为下矿层和上矿层，下矿层比较薄(4.7m)，但磷含量较高，上矿层厚，但磷含量较下矿层低。含磷层位均与黑色岩系相伴出现，且发现昆阳磷矿含矿层位位于黑色岩系最下部。

震旦系陡山沱组也是重要的富磷层位，典型代表为湖北宜昌磷矿。通过该地区的综合柱状图可以发现陡山沱组岩性下部为灰黑色薄层灰岩、中部为灰黑色页岩夹泥质灰岩、上部为泥质灰岩含磷结核，越往上灰岩成分增加，逐渐过渡为磷灰岩。将云南晋宁梅树村震旦－寒武系界线的层型剖面与峡东地区震旦系剖面(图3)对比可以发现，两条剖面富磷层位具有可对比性，即:

扬子地台东部(如宜昌等地)陡山沱组的上部富磷层位要比扬子地台西部(相当于旧城段)的富磷层位厚得多，东部大型－超大型磷矿床均在该层位。而下寒武统富磷层位则是扬子西部的(如昆阳磷矿等)要比东部地区厚得多，品位也更高。而处于扬子地台东、西部过渡地带的贵州北部，则是震旦系陡山沱组和下寒武统渔户村组(牛蹄塘组)均有较厚的磷矿层和黑色岩系，开阳磷矿等超大型磷矿就分布于该地段。这表明从陡山沱期到渔户村期，形成磷矿的活动中心逐渐从扬子东部向扬子西部迁移。

2.2.2 铜镍钼钒钛五元素矿产

(1)铜矿

黑色岩系中常富集多种元素，而Cu是最常见的富集于黑色岩系中的一种微量元素。杨恩林等(2013)对黔东下寒武统黑色岩系微量元素进行了研究，选取了两条黑色岩系典型剖面(松桃剖面、镇远剖面)进行取样研究发现两条剖面的黑色岩系均富集Cu。浙江西部寒武系底部黑色岩系也赋存丰富的铜元素，一般与巨厚的石煤和磷、钒矿床相伴而生，以黄铜矿、斑铜矿、砷黝铜矿等硫化物和硫砷化物等形式存在于多金属层中(吕惠进等，2005)。在扬子板块下寒武统的镍钼矿层中也发现有铜的独立矿物——黄铜矿、黝铜矿等(高艳君，1981;陈益平等，2006)。叶杰等(2000)指出中元古－晚震旦滇中地区是铜矿床相对密集区，而与黑色岩系有关的矿床主要集中在东川和易门地区，如桃园、烂泥坪及狮子山等矿床。但多与其他类型的大中型矿床相依(叶杰等，2000)。

图2 昆阳磷矿区域地质图(据杨凌崴等，2011修改)Fig.2 Regional geological map of Kunyang phosphate mine(modified from Yang et al.，2011)

(2)镍钼矿

黑色岩系中富集镍－钼元素，并在部分矿点富集成矿。范德廉等(1973)通过对某地下寒武统牛蹄塘组黑色岩系的研究，提出镍－钼在黑色岩系中的富集形式主要有三种:(1)紧贴在磷质结核或磷质小透镜体之上，形成镍－钼金属层。(2)在黑色岩系中呈似透镜状出现，主要具条带状、碎屑条纹状及碎屑带构造，有时由于局部地区受动力影响而形成褶皱条带状。(3)呈细分散状存在于含磷结核层中，具磷结核细碎屑状及断续细碎屑状构造。在镍－钼金属层中常含有砷、锌、铂、钯、硒、铊。尤其是锌和砷，虽然其含量一般较低，但其存在可作为确定镍－钼多元素富集层的标志(范德廉等，1973)。黑色岩系中的镍矿物种类主要有针镍矿、辉砷镍矿、方硫镍矿三种形式。而钼矿物还有自己独特的矿物类型－碳硫钼矿(韩善楚等，2012)。扬子板块下寒武统黑色岩系中发育的镍－钼矿主要分布在湘西北－贵州遵义地区，位于扬子板块的西侧边缘，镍－钼矿层厚度较大、质量较好，主要分布在湖南慈利县的大浒，张家界市(大庸市)的三岔、石坪、杆子坪、大坪，贵州遵义的新土沟、黄家湾、松林等地。其中湖南张家界三岔和贵州遵义黄家湾的镍－钼多金属矿床是中国乃至全球黑色岩系型镍－钼矿床的典型实例(Horan et al.，1994;唐红松等，2005;韩善楚等，2012)。三岔地区镍－钼矿层厚数米，自下而上为:磷块岩及含磷结核黑色页岩－镍钼矿层－黑色页岩及白云质页岩－黑色条纹泥质硅岩，矿体主要呈层状、似层状及透镜状分布。贵州黄家湾矿区矿层呈连续的薄层状及扁豆状(鲍振襄等，1997;韩善楚等，2012)。下面详细介绍贵州遵义地区的黑色岩系型镍－钼矿床。

图3 云南晋宁梅树村剖面与峡东震旦系剖面对比图Fig.3 Comparison of Meishucun section of Jinning，Yunnan and Sinian section in the eastern Yangtze Gorges area

贵州遵义天鹅山－黄家湾镍－钼矿带位于由下寒武统形成翼部的松林穹窿构造的北东翼和南西翼。此穹窿处于NE向延伸的松林－岩孔弧形构造的北段，区域上属上扬子东部。该矿带主要有三个矿区，分别为新土沟矿区、天鹅山矿区、黄家湾矿区(图4)(周洁等，2008)。矿层中的金属硫化物呈粗条纹状、斑块状、胶状分布于含碳水云母和粉砂质的基质中。矿层呈层状、似层状和透镜状，在厚地段呈向下突出的扁豆状。矿层与顶底碳质页岩的界线清楚。矿层在数千米范围内基本连续，矿层一般厚0.05～0.30m，西段矿层厚0.20～0.50m，最厚处达2.0m(毛景文等，2001)。毛景文等(2001)通过对遵义黄家湾矿区研究发现，在镍钼硫化物矿层的下部有一套碳质粉砂质水云母粘土岩夹透镜状磷块岩。胶磷矿中含铀，粘土岩中镍、钼、钒及高钇轻稀土等元素可达工业综合利用指标。厚0.5～2.5m。

另外，在贵州的习水、余庆、凯里、织金等地，以及鄂西石牌、浙江诸暨、云南德泽、赣西北静昌等地也发现有类似的钼镍含矿层(唐红松等，2005;夏庆霖等，2008)。除镍钼铂族元素外，其他共(伴)生元素也经常在局部地区单独构成矿床，如稀土、硒、银、铀等，其中鄂西南土家苗族自治州恩施渔塘坝地区形成了独立硒矿床，渔塘坝赋硒矿硅质岩硫同位素组成具有较高的负值，表明矿床形成于缺氧的海盆内(梁有彬等，1994;冯彩霞，2004)。

图4 遵义地区钼镍矿层出露地质简图(据周洁等，2008修改)Fig.4 Sketch geological map of Ni－Mo sulfide ore layers exposed in Zunyi，Guizhou Province(modified from Zhou et al.，2008)

(3)钒矿

我国钒矿类型主要有两种，一种是钒钛磁铁矿型，另一种就是黑色岩系型钒矿。钒钛磁铁矿V2O5含量绝大多数在0.2%～0.35%之间，而黑色岩系型钒矿V2O5含量多在0.5%～2.0%之间(唐红松等，2005)，可见黑色岩系型钒矿更具有经济价值和资源潜力。但是由于黑色岩系型钒矿的勘查程度太低，黑色岩系型钒矿在已探明钒的资源量中，所占的比例并不是很大。我国具有多个黑色岩系型钒矿的含矿层位，包括震旦系、寒武系、奥陶系、泥盆系、二叠系等，最主要的含矿层位位于扬子板块下寒武统的黑色岩系中。吕惠进和王建(2005)研究了浙西寒武系底部黑色岩系含矿性和有用组分的赋存状态，发现钒主要有两种赋存状态:一种是以独立矿物存在，一种是以类质同象赋存在粘土中。钒主要富集在比重轻的粘土矿物中，但还见有微粒钒铁矿与粘土矿物在一起。V是黑色岩系富矿层中常见的一种金属元素，这种富矿层除富集V外，还富集多种其它的非金属、金属、稀土元素。并且钒含量的多少与黑色岩系中有机质含量有关，有机质含量越高，钒越富集。钒通常与其他元素共生，形成V－U、V－Ag矿床(杨恩林等，2013)。

(4)钛矿

Ti也是黑色岩系富金属层常见的一种元素，已有研究发现，Ti元素在扬子板块黑色岩系中的富集系数比较低(范德廉等，1973)，不足以形成矿床。黑色岩系中钛含量的高低与黑色岩系中碎屑物质含量多少呈正比。富Ti元素的黑色岩系主要分布在贵州、湖南、湖北等地。

2.2.3 铂族元素矿产

在自然界中，铂族元素一般是以自然元素、金属互化物和多种化合物的独立铂族矿物存在，还可以呈类质同象(或固溶体)的形式进入其他矿物的晶格或以离子吸附状态出现。而黑色岩系中铂族元素多以超微细粒存在，分析较为困难，对其赋存状态了解不多(杨剑等，2012)。黑色岩系含PGE元素，尤其是铂和钯，它们与大量性质差异很大的其他元素在岩系中同时富集，但黑色岩系中PGE含量较其他金属非金属元素的含量相对较低，在Mo－Ni－PGE金属层中呈突变式增加(张光弟等，2002)。李胜荣和高振敏(2000)对湖南黑色岩系铂族元素进行了广泛研究，认为海底热水喷流作用是铂族元素的主要物质来源。而张光弟等(2002)则对贵州遵义地区进行研究发现PGE富集模式可能代表了正常海水沉积时PGE的分布特征。吴朝东等(2001)通过实验发现黑色岩系中铂族元素的含量与有机质含量呈正相关，富有机质黑色岩系是铂族元素的主要富集层。含PGE黑色岩系地层从上元古界到二叠系均有分布，且主要分布在湘黔地区，黑色岩系型铂族元素矿床又通常与镍钼矿相伴产出，最典型的实例为贵州遵义镍钼铂族元素矿床。

2.2.4 重晶石矿

我国黑色岩系型重晶石矿主要分布在华南和秦岭地区，这类矿床产于富有机质、黄铁矿化的黑色岩系中，反映其成矿可能与还原环境有关(王伟，2011;施春华等，2013)。扬子地区的重晶石矿主要分布在扬子板块，以贵州、湖南地区的重晶石储量最为丰富。黔桂湘地区的重晶石储量大部分集中在寒武纪地层中。代表性矿床有湖南新晃贡溪－天柱大河边超大型重晶石矿(姜月华等，1994)。另外在鄂、滇、赣、皖及陕南川北等地也有同类型重晶石产出。对于寒武纪黑色岩系中重晶石的形成，多数学者认为属热水沉积成因，岩浆热液活动和构造运动对重晶石的形成起着关键作用，该时期的同生断裂是重晶石沉积的重要场所。大河边重晶石矿是我国探明储量最大的重晶石矿，位于贵州天柱县北部湘黔两省交界处，产于下寒武统牛蹄塘组，矿层底板一般为硅质磷块岩，有时为含磷碳质板岩或硅质岩夹碳质板岩，顶板一般为碳质板岩或钒矿层(唐红松等，2005)。

2.2.5 锰矿

早震旦世是湘潭式锰矿相对密集的成矿区，湘潭式锰矿赋存于早震旦世间冰期的黑色岩系中，广泛分布于湘、黔、川、鄂等地。典型代表为湘潭和大塘坡锰矿床。“湘潭式”锰矿是湖南省最重要的锰矿类型，最典型的代表为雪峰山地区的锰矿床，区内锰矿点众多，该地区出露地层由老到新有板溪群马底驿组和五强溪组，震旦系下统江口组、湘锰组及南沱组，震旦系上统，寒武系，奥陶系，志留系，泥盆系，石炭系，二叠系，三叠系－侏罗系，白垩系，第三系，第四系。其中湘锰组为一套间冰期泻湖相沉积，是湖南早震旦世锰矿的主要赋存层位(苏康明等，2006)。大塘坡锰矿床也是震旦系黑色岩系型锰矿床的典型代表，大塘坡锰矿位于贵州省松桃苗族自治县，大塘坡锰矿是一个次生沉积型锰矿床，矿层厚度从20cm到3m左右不等。各个矿点二氧化锰的氧化年代、氧化度均有所不同。对于黑色岩系中碳酸锰矿层的形成模式，1990年召开的火山－热水沉积锰矿矿床讨论会提出是多源锰质在缺氧环境下，在海盆中经过蕴集，在地球化学环境变为弱氧化、弱碱性时沉淀的，其中，菌藻类生物对锰的富集起了积极作用(刘士钊，1980;黄世坤，1990)。

2.2.6 石煤

黑色岩系有机质含量高，根据前文定义可知有机碳含量一般＞0.5%，而当有机质含量大于15%时，黑色岩系又被称为“石煤”。中国南方早寒武世是石煤形成的重要时期，据查南方各省凡有下寒武统底部黑色岩系发育的地区，或多或少都有石煤层赋存。由于下寒武统石煤中含有丰富的钒、镍、钼、磷、铜、铀、稀土等伴生元素或矿产，因此，该时期形成的石煤是一种重要的燃料和矿产资源(姜月华等，1994)。由于“石煤”含有机碳较高，所以常会形成自燃现象。贵州天柱早寒武世的黑色岩系中有机质含量较高，在距离天柱县城约30 km的邦洞镇公塘村重晶石矿矿山附近发现早寒武世底部“石煤”有自燃现象，具有很强烈的臭鸡蛋味，说明“石煤”自燃产物已经脱硫(魏怀瑞等，2009)。扬子板块蕴藏着丰富的“石煤”层，特别是湖南、浙江、湖北等有着丰富的“石煤”资源，“石煤”是一种劣质的腐泥无烟煤，发热量一般在800～3000千卡/千克。

2.2.7 铅锌银矿

泥盆－石炭系的黑色岩系常富集铅锌银矿床，分布区主要湘西等地，湘中地区也赋存有下苏溪、甘溪、龙山、罗城等铅锌银矿床的相对密集区。黔北地区Ag在黑色岩系富金属层中富集程度较高，富集系数高达3173.3，并且银的富集与金属硫化物关系密切(杨剑和易发成，2012)。

2.2.8 铀矿

黑色岩系广泛发育有吸附铀的吸附物质(如粘土、碳质、铁的氧化物、磷块岩等)，它们可以将铀酸离子吸附于其晶体表面，构成铀的一种较为重要的赋存形式。

2.2.9 稀土元素

自然界中稀土元素主要以单矿物形式出现，已知稀土可以进入到250种以上的矿物之中，稀土元素也常以类质同象形式加入其它矿物晶格之中。富集稀土元素的黑色岩系主要分布在贵州、浙江等地。贵州遵义镍－钼矿石中发现了稀土的独立矿物－独居石，呈不规则的细粒、蠕虫状分布于矿石中，并与镍、钼的独立矿物共生。而浙江西部黑色岩系稀土元素主要富集在胶磷矿中，其次是伊利石、绿泥石及碳酸盐矿物，硫化物和碳质的稀土元素含量很低(杨剑等，2012)。

2.2.10 油气能源矿产

黑色岩系中富含大量有机质，是油气生成、烃源岩评价等研究的主要对象之一。黑色岩系中的黑色页岩不仅是良好的烃源岩，更是当今研究热点——页岩气的目的层。我国南方地区是中国页岩气发育有利区，尤其是上扬子地区的四川盆地及其周缘的下古生界具有独特的地质条件，可与美国东部盆地类比，是中国南方地区页岩气勘探的重点地区(牛丙超，2013)。重庆涪陵已发现了我国第一口页岩气井，位于志留系龙马溪组的黑色页岩中。页岩气成藏的条件为:页岩厚度要大于15m，TOC≥2.0%，1.0%≤Ro≤3.0%。而我国南方中上扬子地区下寒武统黑色页岩烃源岩厚度为50～500m，有机质含量高，且都属于过成熟演化阶段，尤其是牛蹄塘组和龙马溪组最为典型，所以这两个组都具备页岩气发育的良好条件。

黑色页岩是黑色岩系中的构成主体。因此，对黑色岩系的研究将有利于能源矿产，特别是页岩气的勘探开发。

3 结论

(1)黑色岩系与多种金属－非金属矿床的形成关系密切，包括磷、重晶石、石煤等非金属矿床，以及铜－镍－钼－钒－钛，铂族元素、铀、锰、稀土元素、铅锌银等金属矿，乃至油气等能源矿产。磷矿、钒矿、重晶石矿等在黑色岩系中具有特别重要的价值。

(2)扬子地台黑色岩系中有两个最重要的层位，即震旦上统陡山沱组和寒武系下统渔户村组(牛蹄塘组)。陡山沱组是扬子东部重要含矿(磷)层位;而渔户村组是扬子西部最重要的含矿(磷)层位。过渡地段的贵州北部两个层位均重要。

(3)扬子地台内，从震旦纪陡山沱期到寒武纪渔户村期，与黑色岩系及其成矿作用有关的活动中心具有从东向西迁移的趋势。

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