铜、锌同位素体系及其在地球科学中的应用是当前国际研究热点,铜和锌作为生命必需元素和氧化还原敏感金属元素,对早期地球海洋氧化还原状态,古生产力水平具有指示意义。本论文围绕铜和锌同位素在海洋生物地球化学循环中的分馏机理和示踪应用等几方面展开。取得的主要结果及认识如下:（1）碳酸盐岩是古海洋研究中常见的研究对象,针对灰岩和白云岩建立分步淋滤方法提取碳酸盐岩中代表原始海水信息的Zn-Sr同位素组成。结合水岩相互作用中碳酸盐锌同位素组成的变化模拟计算结果,埃迪卡拉早期陡山沱组一段盖帽白云岩的锌同位素组成受到了成岩作用影响。极低的锌同位素组成指示交代流体有可能是热液。陡山沱二段的碳酸盐岩具有原始海水值的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值,其中部的锌同位素正漂（0.3‰至1.1‰）和海水的氧化还原状态以及陆源风化输入改变无关,δ⁶⁶Zn和δ¹³C_carb值的正相关说明锌同位素正漂和有机埋藏增加有关,同时这个层位也观察到丰富的化石埋藏,指示了新元古代“雪球地球”后海洋生产力显著的变化。以上工作为应用碳酸盐岩锌同位素体系进行古海洋研究奠定了重要的基础。（2）中国中部的茅口组页岩和硅质岩夹层铜同位素组成和硅酸盐一致,而锌同位素组成主要受到沉积水体的硫化状态影响,缺氧硫化水体沉积的锌同位素组成和海水一致。这说明缺氧硫化的沉积物可以记录沉积同期海水的锌同位素组成。黑色页岩风化过程中,重铜和锌倾向于进入流体,主要受到黄铁矿氧化风化的控制,δ⁶⁵Cu值变化范围大（-6.42‰⁺19.73‰）,δ⁶⁶Zn值变化范围较小（+0.25‰⁺0.78‰）。富集重锌的黑色页岩的风化输入不同于（高于）现代河流平均输入的锌同位素组成,这进一步完善了海洋中锌的地球化学循环。（3）富有机质/硫化物沉积物大量沉积可以造成海水锌同位素组成升高。对华南奥陶纪末-志留早期的黑色页岩锌同位素研究,相对比赫南特冰期前,冰期后黑色页岩的自生组分有⁰.2‰的锌同位素正漂,指示鲁丹阶的缺氧事件,和奥陶纪末生物大灭绝的第二幕恰好对应,说明缺氧事件有可能是生物灭绝的原因之一。另外,赫南特冰期页岩的自生组分高于冰期前的锌同位素组成,反映了冰期大量的有机质埋藏,可以降低大气二氧化碳浓度导致气候变冷。对奥陶纪末期页岩地层的锌同位素分析指示其有机碳储库的变化,助于理解奥陶纪末生物大灭绝和赫南特冰期成因,拓展了锌同位素体系的应用。