当前,土壤重金属污染已成为全球性关注的热点问题,对于其成因,除来自人类活动的输入外,地质成因引起的富集通常认为源于富重金属母岩风化的贡献。黑色岩系是富含有机质的海相细粒沉积岩的总称,在这类岩系中,黑色页岩通常被作为富集重金属的主要岩石类型,在其发育的土壤中容易形成重金属异常或污染。然而,最近我们对湘西北地区的黑色岩系调查发现,在贫重金属的黑色泥灰岩发育的风化剖面中,重金属元素明显比周边黑色页岩发育的土壤更为富集,对于其富集的地球化学机制,尚不清楚。本文通过对湘西北地区黑色泥灰岩风化剖面中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Th、U等8个重金属元素地球化学特征的研究,并与区域上发育于黑色页岩的2条风化剖面的对比分析,初步揭示了黑色泥灰岩风化剖面中重金属富集的地球化学机制。结果表明:(1)与黑色页岩相比,黑色泥灰岩风化成土过程中重金属元素呈现出低背景、高富集的地球化学特征。(2)黑色泥灰岩风化剖面的形成,是在基岩中碳酸盐快速溶蚀的基础上,由酸不溶相进一步演化的结果。在此过程中,对于无明显外源输入的元素Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、Th、U,一方面,赋存在酸溶相的部分随碳酸盐的淋失而亏损甚至强烈亏损,上述元素由基岩至上覆半风化层的亏损率分别为46%、74%、51%、59%、52%、14%、85%,其中Th相对惰性;另一方面,残余在酸不溶相的部分因基岩中大量碳酸盐的淋失而显著富集,上述元素由基岩至上覆半风化层的含量变化分别为7.48 mg/kg→69.30 mg/kg、8.65 mg/kg→37.60 mg/kg、5.02mg/kg→41.80 mg/kg、6.46 mg/kg→45.10 mg/kg、3.35 mg/kg→27.30mg/kg、1.22 mg/kg→17.80 mg/kg、1.74 mg/kg→4.51 mg/kg,且随风化剖面的演化未显示出进一步的亏损。(3)黑色泥灰岩风化剖面中重金属元素的富集是绝对亏损和显著相对富集的综合结果。对于Cd,存在明显的外源输入,可能主要以水溶态形式带入并大量淀积在剖面下部。(4)在黑色泥灰岩风化剖面,有机质不是重金属元素的主要赋存介质,其对重金属元素地球化学行为的影响有限。(5)黑色泥灰岩发育的土壤中,Cu和Cd的平均含量分别为54.58mg/kg和0.58 mg/kg,高于农用地土壤污染风险筛选值,特别是Cd,对土壤生态环境可能形成不利影响,应引起关注。