海水中的稀土元素（镧系元素和钇，REY）主要来自大陆风化物质的输入，这些输入的REY 在海洋中会发生分异而在海水和不同矿物中显示不同的REY 组成。现代氧化海水的REY 组成以左倾REY 配分模式、Ce 负异常和高Y/Ho 比值为主要特征，而海相自生磷灰石和碳酸盐矿物通常具有类似现代氧化海水的REY组成，因此海相自生磷灰石和碳酸盐矿物普遍被作为重建古环境的替代物。前人研究认为整个显生宙海水保持与现代海水相似的REY 组成，但前寒武纪（如埃迪卡拉纪）海水的REY 组成尚未很好地限定。此外，不同时期磷酸盐矿物和碳酸盐矿物记录了变化的87Sr/86Sr 值，表明不同时期输入海洋中的陆源物质通量不同。然而，这种陆源通量对古海洋海水REY 组成的影响也不清楚，输入古海洋的陆源REY 在古海洋中经历的REY 分异模式亦未得到系统研究。为了研究埃迪卡拉纪海洋（磷矿首次大规模沉积时期）中REY 的分异模式和迁移规律，本文以南华盆地埃迪卡拉系陡山沱组沉积岩为研究对象，开展了古海水REY 组成、古海水REY 来源、沉积物中REY 的富集、古海水REY 组成的演化和REY 的迁移模式的研究，主要取得了以下进展：
（1）埃迪卡拉纪海水和陆源端元的REY 组成及其对REY 富集的指示：以湖北省钟祥市荆襄磷矿区放马山钻孔中的磷块岩、碳酸盐岩为主要研究对象，开展了全岩、原位磷灰石和碳酸盐矿物的REY 组成研究。在不同沉积岩和原位矿物中均观察到了类似现代海水的左倾REY 配分模式，尤其是上层磷块岩中的磷灰石显示与现代氧化海水一致的Ce 负异常和高Y/Ho 值（均值分别为0.66 和53.68），表明早至埃迪卡拉纪时期古海水的REY 组成可能就与现代氧化海水一致。但在下层磷块岩磷灰石中观察到平坦或右倾的REY 配分模式，结合Ce/Ce*值（均值0.88）和低Y/Ho 值（均值30.02），这种未经历明显分异的REY 组成代表了陆源端元的REY 输入。上层磷块岩磷灰石还呈现了偏离现代氧化海水REY 组成的中稀土（MREE）富集模式，其REY 丰度普遍高于显示左倾REY 配分模式的磷灰石。下层磷块岩中显示平坦型REY 配分模式（代表右倾与左倾REY配分模式的混合模式）的磷灰石具有高于显示右倾REY 配分模式的磷灰石的REY 丰度。结合Y/Ho 值和Ce/Ce*值，本论文倾向认为REY 的富集需要海水和陆源两个端元的共同贡献。
（2）埃迪卡拉纪海水REY 组成的演化：以鄂西聚磷区的三个磷矿区（荆襄、宜昌和兴神磷矿）为主要研究对象，开展了全岩REY 组成、原位磷灰石REY 组成、全岩Sr-Nd 同位素、原位磷灰石Sr 同位素和磷酸盐氧同位素组成的分析和研究。三个磷矿区均可以划分出三个不同的磷矿层（由老到新为Ph1、Ph2 和Ph3），Ph1、Ph2 和Ph3 分别显示右倾、MREE 富集和左倾的REY 配分模式。所有样品均显示接近现代海水自生磷灰石的高磷酸盐氧同位素组成（18.61 ± 1.04‰），暗示陆源磷灰石堆积成矿的可能性不大。除了荆襄磷矿Ph1 特殊的Sr 来源以外，三个磷矿层均显示一致的Sr 同位素组成以及重稀土（HREE）的亏损特征（Ph3较弱），表明当时南华盆地古海水接收的陆源通量基本一致。与Ph1 相比（均值~-7.53），Ph2 和Ph3 具有相对高的εNd(t)值（均值~-5.57），且更加亏损轻稀土元素（LREE）。基于元素的海水停留时间（海水中的颗粒物对元素的清除速度不同）：Sr>HREE>LREE（包含Nd），三层磷矿不同的REY 组成可能与REY在海水中的分异速度有关。结合Ce/Ce*-Y/Ho 和PrN/HoN-Y/Ho 散点图，埃迪卡拉纪南华盆地海水REY 组成的演变可能与海水的逐步氧化有关。随着海水的逐步氧化，海水中的颗粒物（如铁氧化物）对REY 的清除速度加快，使得右倾的REY 配分模式逐渐演变为左倾的REY 配分模式。因此，本文倾向认为古海水REY 组成演化的本质在于海水中的颗粒物对输入海水中陆源REY 的清除速度，而清除速度在很大程度上受古海水氧化程度的控制。
（3）南华盆地内部REY 的迁移模式：针对上斜坡相、下斜坡相和盆地相的陡山沱组黑色页岩开展了全岩REY 组成、原位矿物（磷灰石、针铁矿和含铁白云石）REY 组成、铁组分和铁同位素研究。由上斜坡相至盆地相，FeT/Al 值和FeHR/FeT 值协同递增，且上斜坡相和盆地相页岩中记录的最正（1.96‰）和最负（-0.83‰）的δ56Fe 值表明同位素轻铁的迁移。上斜坡相下段中δ56Fe 值（从-0.19‰到0.8‰）、Fe 组分（FeHR/FeT 从2.25 到0.07）和ƩLREE 含量（从185.1 ppm 到117.8 ppm）的协同变化，表明LREE 伴随活性铁（含铁沉积矿物中发生溶解并释放到水体中的铁）发生了迁移（REY 和活性铁丢失）。下斜坡相存在波动（和交替）的硫化和铁化（包括极少量的含氧水团）海水环境，这起到了拦截活性铁和REY 的作用，REY 的富集得益于颗粒物（如针铁矿）对REY 的捕获以及磷灰石对REY 的储存。结合本文和前人对浅水磷块岩和页岩的研究工作，深水相页岩（高达758.3 ppm）和磷灰石（高达11971.4 ppm）具有高于浅水相磷块岩（<400ppm）、页岩（<100 ppm）和磷灰石（<500 ppm）的ƩREY 含量。因此，本论文倾向认为南华盆地内部浅水相的REY 向深水相发生了横向迁移，导致深水相海水可能具有高于浅水相海水的ƩREY 含量。这些REY 因缺乏颗粒物的清除而长期滞留在深水相海水中，部分REY 甚至随着洋流运动重新涌入浅水区域并沉淀，形成盆地尺度上的REY 循环。
本文的研究认识了古海洋的REY 分异模式和REY 迁移模式，深化理解了地质历史时期中沉积岩记录的不同REY 配分模式的原因，对不同地质历史时期沉积岩中REY 的富集也具有重要的科学意义和理论意义。