新元古代全球发生了系列重大地质科学事件,比如Rodinia超大陆裂解、繁衍的多细胞生物、古气候变化以及全球冰川沉积事件等地质科学问题。渝东南及邻区大塘坡式锰矿因形成于Marinoan冰期和Sturtian冰期的间冰期而备受关注。大塘坡式锰矿产于大塘坡组一段底部的黑色含锰岩系中,含锰岩系主要由黑色碳质页岩、含锰砂岩、菱锰矿层、碳质粉砂质页岩及少量凝灰质夹层组合而成。前人对大塘坡式锰矿的研究由来已久,研究方向主要集中在锰矿地质特征、物质来源、古环境、古气候及锰矿成因等方面,取得了一定的成果;但锰矿的物质来源和成因机制尚存在争议,前人提出的成因观点主要有生物成因、热水成因、生物化学成因、火山喷发-沉积成因、类“碳酸岩帽”成因及甲烷渗漏成因等。在野外地质调查和收集重庆607队资料综合分析的基础上,利用沉积地球化学的最新研究方法,重点研究大塘坡组一段锰矿及顶、底板黑色页岩。主要包括主量元素、微量元素、稀土元素及C、O、S同位素的特征和解释,分析了成矿物质来源和成矿环境,探讨了大塘坡式锰矿的成因机制,建立了研究区锰矿的成矿模式。为研究区锰矿的“就矿找矿”和深部勘探工作提供理论参考。研究的内容主要包括以下几个方面:锰矿地质特征:通过研究区钻孔及沉积盆地剖面的对比分析,认为含锰岩系东西向变化不大,南北向变化明显,其厚度总体变化不大,与锰矿层的厚度具有显著正相关关系;锰矿分布于系列北东向、北北东向的次级断陷盆地中心,在隆起区域不含矿或缺失含锰岩系。（1）含矿层特征,位于含锰岩系下部,一般由1-6层菱锰矿体组成,矿体呈顺层产出,无矿地区岩性相变为粉砂质泥岩、砂质白云岩,呈韵律性增加。（2）矿体特征,锰矿体为沉积型菱锰矿,矿体以透镜状居多,次为似层状,透镜状矿体两边薄中间厚,边缘为包卷状,向外尖灭;单个矿体规模小,矿体在内部的排列方式主要为雁行状、鱼群状、参差状,次为半重叠状、重叠状以及叠瓦状。（3）矿石特征:结构以泥晶结构、显微球粒结构、显微鳞片状结构为主,少量隐晶结构、粉砂结构、交代溶蚀结构以及包含结构等。构造以块状构造、层纹状构造、砂屑状构造为主,次为条带状及透镜状构造。主量元素特征:锰矿样品主量元素R型类聚分析树状图分析表明,当r=10时,主量元素可分为三组;第一组为Al₂O₃、K₂O、Fe₂O₃、SO₃、SiO₂、TiO₂,第二组为Na₂O,第三组为CaO、P₂O₅、MnO、MgO。MgO/CaO值和CIA指数、CIW指数反应锰矿形成于相对干燥的气候环境,且受风化程度较低。m值（m=100×MgO/Al₂O₃）表明锰矿形成于较浅的海陆过渡环境。Al₂O₃/（Al₂O₃+Fe₂O₃）、Al/（Al+Fe+Mn）比值及Na₂O/K₂O—SiO₂成矿构造环境判别图解等反应含锰岩系形成于被动大陆边缘。通过主量元素相关性图解、元素相关性分析,和SiO₂/Al₂O₃、Mn/Fe比值及Fe/Ti—Al/（Al+Fe+Mn）图解都表明物质来源有热液参与。微量元素特征:典型热水沉积元素Ag、Sb、As、Mo、Ba、U、V的含量普遍较高。Sr/Ba比值表明锰矿形成于海陆过渡的环境。锰矿样品U/Th、Ni/Co、V/Cr、V/（V+Ni）和V/（Cr+V）比值特征反应锰矿形成经历了氧化—缺氧过程,形成于缺氧环境。锰矿样品的Co/Zn、U/Th、Ba/Sr比值表明沉积过程中受到热水作用影响,将含锰岩系样品投点到Th—U图解、（Cu+Ni+Co）×10—Fe—Mn图解、Zr—Cu图解、Co/Zn—ω（Co+Ni+Cu）图解中,都反应物质来源于深部。稀土元素特征:选择PAAS标准化进行稀土元素配分曲线图的绘制,含锰岩系样品ΣREE平均值195.39×10^-6;轻稀土LREE平均值为171.53×10^-6;重稀土HREE的平均值为23.86×10^-6;LREE/HREE平均值7.43,轻稀土较富集。黑色页岩样品δEu显示弱的负异常,δCe异常值不明显;锰矿样品δEu、δCe均显示弱的正异常。La/Yb—ΣREE图解、La/Yb—Ce/La、La—Ce图解均反应出锰矿成因与热液有关。锰矿样品La/Ce比值、La/Ce—Al₂O₃/（Al₂O₃+Fe₂O₃）图解表明锰矿形成于大陆边缘范围中,锰矿样品的Ce/La比值和lgCe/Ce^*值反应沉积环境为缺氧环境。锰矿样品PAAS稀土元素配分曲线对比分析表明研究区锰矿明显区别于正常沉积的碳酸岩,与海底铁锰结核PAAS稀土元素配分曲线相似,具有“帽式”分布特征,但不具有明显的Ce正异常,稀土总量也低于海底铁锰结核。同位素特征:锰矿中C同位素具有明显负偏,平均值-6.4‰;具有海底热泉的特征,利用O同位素古温度推测公式,推算出大塘坡组一段锰矿样品的成矿温度平均值为62.47℃,反应有热水参与成矿作用。S同位素测试结果显示δ³⁴S平均值为+48.0‰,具有偏大的正异常值。大塘坡期海水中δ³⁴S背景值较高,在冰期封闭环境中及细菌作用下海水硫酸盐浓度降低,形成最低还原带（SMZ）,阻断了上部硫酸盐供给;加速了硫酸盐的还原速率,导致黄铁矿中δ³⁴S正异常,反应锰矿形成于封闭—半封闭的局限环境。综上可知,通过沉积地球化学综合分析,认为成矿物质来源以海底热液为主,同时,有少量陆源锰被剥蚀后进入古海盆;含锰岩系的成矿构造环境为被动大陆边缘;锰矿形成于盆地底部缺氧环境中。锰矿样品的PAAS稀土元素配分曲线图及微量元素特征反应研究区锰矿的成因机制区别于正常沉积的海相碳酸岩;其形成可分为四个阶段:第一阶段,氧化—还原分层性较差的缺氧水体中Mn²⁺的富集阶段;第二阶段,分层海水中,上部氧化带MnO₂过饱和沉淀阶段;第三阶段,短期海底氧化事件将MnO₂沉淀物带入盆地底部,底部临时氧化带大量富集MnO₂沉淀物;第四阶段,底部氧气被耗尽后,重建海水氧化—还原分层,在盆底富H₂S的还原水体中,有机质、天然气水合物及厌氧菌等综合作用使MnO₂淀物转为MnCO₃,经过成岩作用形成菱锰矿。