华南高碳质黑色岩系中硫的生物地球化学循环及其成矿效应

本项目以硫的生物地球化学循环学术思路为主线，研究华南高碳质黑色岩系硫化物矿床形成的生物地球化学条件、生物学过程和硫循环转换机制。通过微生物学、地球化学、矿物学和矿床学多学科的交叉融合研究，重点探讨Fe-S体系中不同变体在微生物作用下的转化关系，含烃有机流体-硫化物矿物界面相互作用的地球化学行为等，建立菌藻微生物、流体地质作用下黑色岩系的成矿过程、含硫矿物成矿序列的地球化学模式。为我国黑色岩系中硫的

本项目按照项目计划书要求开展了我国华南贵州、湖南、广东等地区震旦系-下寒武统5条典型高碳质黑色页岩剖面（湖南张家界下寒武统三岔剖面、湖南沅陵李家沱剖面、贵州松桃剖面、遵义黄家湾剖面和粤西震旦系大降萍剖面）及其赋存于该黑色岩系中的Ni-Mo矿、重晶石矿、硫铁矿、铜锌矿等6个矿床进行系统的野外地质、分析测试和实验室模拟工作，重点研究了华南黑色岩系硫的来源、地球化学循环中生物有机质作用、成岩成矿环境控制因素、硫与Fe、Ni、Mo等金属元素耦合的成矿机制。通过S、Mo等同位素分析、生物有机地球化学、微量元素地球化学和硫的赋存形式、成因和微生物成矿模拟实验等技术方法进一步揭示了华南黑色页岩中硫的生物地球化学循环与成矿效应的内在规律性。. 通过本项目研究工作，项目组成员已在国内外学术刊物上发表学术论文37篇，其中国际SCI论文7篇，ISPT论文6篇。培养成长了3名青年骨干教师（2人晋升为教授，1人晋升为副教授），12名博士、硕士研究生（其中8人已毕业并获得博士和硕士学位）。对照项目计划书，圆满完成了预期研究目标和主要任务。本项目获得了主要学术研究进展和重要成果与新认识：.（1）揭示了我国华南不同地区黑色页岩地层及硫化物金属矿床中硫同位素组成变化大（δ34S: -21.7‰～43.4‰）的成因机制，明确指出生物有机质参与了黑色页岩硫化物的形成与金属矿化作用，硫化物矿物主要形成于海水硫酸盐的细菌还原和生物有机质作用。.（2）发现了华南下寒武统黑色页岩主要矿石“碳硫镍钼矿”（NiMoSC）富集层生物有机质成矿作用的直接证据，分析揭示了黑色页岩中宏观底栖藻及其红藻囊果对成矿元素Ni、Mo具有差异化聚集特征，明确提出华南黑色页岩红藻囊果是新的生物找矿标志。.（3）微生物模拟实验揭示了硫酸盐还原菌（SRB）对硫酸盐的还原速率高达54.7%，表明硫酸盐还原菌可以将S6+快速还原成S2-，进而形成金属硫化物。实验证明沉积环境和生物有机质含量是控制黑色页岩中硫分布与地球化学循环的重要因素，而硫化物矿物生长主要受到有机质含量以及硫酸盐供给速率的控制。.（4）提出了下寒武统黑色岩系中硫化物金属矿床和硫酸盐矿床的海水- 热水（液）- 生物复合成矿模式，为该区寻找新的金属硫化物矿床和硫酸盐矿床提供了实验与理论基础。