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钼（Mo）元素及其同位素具有独特的地球化学特征，是反演古海洋氧化还原环境的有力指标，可以为研究大气-海洋-沉积物之间地球化学演化及相互作用架起重要桥梁。与其它古海洋氧化还原环境指标（DOP、34S/32S、δ13C、V/Cr、V/（V+Ni）、Eu异常和Ceanom等、有机地球化学、古生态和沉积构造等）相比，Mo同位素体系具有两大优势：①分馏机制主要受氧化还原控制；②在海洋中的滞留时间长，海水具有均一的Mo同位素组成。解决关键地质历史时期古海水的Mo同位素组成的问题，主要依赖于静海相沉积物（黑色岩系，[H2Saq] > 11μM），然而，这种特定条件下生成的沉积物并没有遍及整个地质历史，特别是当时海洋处于氧化状态的时期，必须寻找新的、更多的地质样品来反演整个地质历史时期古海洋环境的变化。本论文采用了非静海相沉积物（海相碳酸盐岩和原生磷块岩）来作为记录古海水Mo同位素组成的载体，其中，碳酸盐岩广泛分布于整个地质历史时期，而海相磷块岩的大量沉积需要在海洋处于较为氧化的环境之中，这就能弥补黑色页岩在地质历史上分布不连续的沉积间断，为反演整个地质历史时期古海洋环境的演化提供重要依据。①建立了低Mo含量样品的高精度分析测试方法。由于非静海相沉积物中Mo元素含量均偏低，有的甚至具有超低Mo元素含量（ppb级别），所以本论文在已有的Mo同位素分析测试技术基础之上，针对此类样品进行了改进，从而建立了低Mo含量样品的高精度分析测试方法：a）溶样方法，针对不同岩性的样品建立了不同的溶解方法，包括用不同的酸或是否用到高温高压消解罐等方法；b）阴阳离子双柱化学纯化法，绝大多数样品获得了> 96%的Mo回收率，杂质和干扰元素的去除效果较好；c）MC-ICP-MS仪器的工作条件调试至最佳状态，获得了高精度、高准确度、高外部重现性的数据，完成了Mo同位素双稀释剂的配置和标定，并与SSB法进行了对比研究工作。②针对4个溶液标准物质和6个固体标准物质进行了Mo同位素分析测试。其中，4个溶液标准物质包括2个国际标准（NIST SRM 3134 Mo、JMC Mo）和2个实验室内部标准（SC+1、SC-1）；6个固体标准物质囊括了各种岩性的地质样品（大洋铁锰结核NOD-A-1、玄武岩BCR-2、页岩SGR-1b、花岗岩GSR-1、水系沉积物GSD-3、灰岩GSR-6）。这些标准物质的Mo同位素组成与前人的研究所获得Mo同位素组成在误差范围内保持一致，由此验证了本论文的Mo同位素分析测试方法具有广泛的适用性。③PC/C界线典型地质剖面样品Mo同位素组成分析测试。本论文对贵州织金早寒武世磷矿剖面样品进行了Mo同位素分析测试，并同时用SSB法和DS法对数据进行了质量歧视校正，二者的结果在误差范围内保持一致。整个剖面的样品都具有偏重的Mo同位素组成，大多接近于现代海水的值，只有下段中几个样品具有稍微偏轻Mo同位素组成。结合Mo同位素的地球化学特征，对可能引起Mo同位素分馏的因素逐一进行了分析，推测出铁锰氧化物对轻Mo同位素的吸附作用是导致全岩Mo同位素组成偏轻的主要原因。④利用Mo同位素组成特征进行PC/C界线古海洋氧化还原环境示踪。统计了前人发表的（1000 Ma至今）各种海洋沉积物的Mo同位素组成，结合本论文获得的织金早寒武世（~541 Ma）磷矿样品的Mo同位素组成，得出了“海洋在寒武纪早期就已经达到了现代海洋的氧化水平”这一推论。与此同时，利用几种氧化还原相关的沉积矿产（BIF、Mn、P2O5）的演化特征对这一推论进行了辅助性的验证，并获得了一致的结果。⑤结合岩石学、矿物学、元素地球化学指标综合讨论PC/C界线古海洋环境。对织金早寒武世磷矿剖面的样品进行了岩性组合特征分析，矿物组成、结构和构造分析，氧化还原敏感元素分析，稀土元素特征分析，TOC分析等，推测当时的沉积环境之下而上由动荡的滨海（氧化）环境转变为宁静的半局限海/浅海（贫氧）环境。⑥多元同位素体系（Mo-Fe-Pb-Zn-Cd）古海洋环境示踪。对织金早寒武世磷矿剖面的样品同时进行了Fe、Pb、Zn和Cd同位素的分析测试：a）Mo-Fe二元体系，通过多组分Fe同位素分析测试，获得了碳酸盐组分的Fe同位素组成，从而进行古海水的Fe同位素组成的演算，推测海水端元具有氧化性水体的Mo和Fe同位素组成特征；b）Pb-Zn二元体系，推测该剖面样品的源区物质主要是海水；c）Zn-Cd二元体系，推测当时古海洋的生产力逐渐增强。综上，PC/C界线的古海洋在~ 541Ma达到了完全氧化的状态，并且逐渐演化成了一个适合生物大量生长和繁殖的栖息地。