黑色岩系素来以“多元素富集层”闻名于世,长期以来得到国内外地学界的普遍重视以及多学科的深入研究。本文从沉积岩石学和地球化学方面,尤其是有机地球化学方面研究探讨了湖南张家界地区黑色岩系的沉积环境、多金属层形成原因、有机质的母质来源、丰度、类型以及成熟度等问题,取得了如下结论:(1)根据研究区样品的沉积学以及化石组合等特征指示研究区形成环境为还原的浅海外陆棚沉积环境,早寒武世牛蹄塘组黑色岩系的形成可能与缺氧事件有关,与西伯利亚地区Tommotian期的海侵及全球缺氧事件相耦合。(2)通过元素地球化学的研究我们发现Ni、Mo、V含量变化具有一定程度的正相关性。研究区样品U/Th比值为12.37-19.96,远远大于1,表明受到热液活动的影响,多金属富集层成因可能为热水沉积模式。通过Mo、V含量相关性、U/Th比值为12.37-19.96>1.25,V/Cr比值为6.38-7.78>4.25,Ni/Co比值为11.59-12.08>7.00,一致认为湖南张家界地区早寒武世牛蹄塘组黑色岩系是在缺氧还原的沉积环境下形成的。(3)本文对研究区牛蹄塘组黑色岩系的有机碳含量进行了测试,通过对所测岩石样品的有机碳含量进行校正系数的调整,我们得到该区岩石样品的有机质丰度,发现黑色岩系有机碳含量高,有机质丰度评价较高,为好的烃源岩,反应了研究区黑色岩系沉积古环境应该为缺氧的还原环境。(4)通过对研究区黑色岩系样品进行有机地球化学方面的研究,发现样品中含有丰富的正构烷烃、类异戊二烯烃、萜类化合物以及甾类化合物,探讨了黑色岩系有机质的来源、类型、成熟度以及沉积环境。上述研究表明湖南张家界地区早寒武世牛蹄塘组黑色岩系为一套海相碎屑岩岩相组合,含有磷矿、石煤、重晶石、镍矿及钒矿等;它是在缺氧还原的沉积环境下形成的,可能是相对比较闭塞的浅海深水环境,属于浅海陆棚相外陆棚亚相,与筇竹寺期的缺氧事件紧密相关,对应于西伯利亚地区Tommotian期的海侵及全球缺氧事件,期间受到热液活动的影响,多金属富集层成因可能为热水沉积模式;其有机质母源可能为细菌和藻类(蓝绿藻、甲藻等)等低等浮游生物,有机质(干酪根)类型为腐泥型;有机碳含量高,有机质丰度评价较高,为好的烃源岩;有机质热演化程度较高,一般已经达到生油门限或高成熟阶段,但并未达到演化终点。