古代海相碳酸盐岩的碳同位素组成能近似地反映古海洋无机碳的同位素组成,因此古海洋碳同位素的演化研究就是研究古代海相碳酸盐岩的碳同位素演化。通过对全球不同板块、不同古地理位置发育的不同沉积岩相的碳同位素值分布范围、变化幅度、曲线变化形态、偏移模式等的对比研究,可以寻找出具有全球对比意义的碳同位素漂移事件,这对正确解释碳同位素的特征和成因具有十分重要的意义。此外,碳同位素的研究是对岩石地层学和生物地层学在地层对比和全球变化研究中的有效补充,也是全球变化诸如古海洋环境、古气候环境等研究最直接有效的手段之一。论文以西藏申扎地区5118高地剖面奥陶系和志留系碳酸盐岩为研究对象,通过野外剖面实测、岩石露头观察,室内普通薄片观察分析、阴极发光分析、元素分析、有机碳同位素分析、无机碳同位素分析、氧同位素分析等手段,从成岩蚀变强度、有机碳和无机碳同位素曲线特征、古海水温度、古海水PH值、古海水DIC值和有机碳埋藏分量等7个方面,获取了申扎地区5118高地剖面奥陶系和志留系碳酸盐岩的岩石学特征、矿物学特征、沉积相特征、稳定同位素特征等信息,并取得了如下几点主要的成果和认识:（1）西藏申扎地区奥陶纪-志留纪时期属于滇藏地块群拉萨地体,广泛发育稳定的浅海碳酸盐岩沉积。而进行研究的西藏申扎地区5118高地剖面,地层出露连续,主要包括上奥陶统刚木桑组、中-下志留统德悟卡下组和中-上志留统扎弄俄玛组,主要岩性为瘤状灰岩、生屑灰岩、泥页岩和白云岩,为一套浅海-半深海碳酸盐岩沉积,且化石类型丰富,以牙形刺、腕足、海百合茎干、海绵骨针、介形虫等较为常见,此外在上奥陶统赫南特阶见大量笔石和腕足动物化石保存于页岩中。（2）古海水原始信息保存较好,主要表现为以下6方面:（1）结晶蚀变程度低、原生沉积构造明显;（2）碳、氧同位素值的相关性差,且仅个别氧同位素值<-10‰;（3）Mn/Sr比值均小于2,主要分布于0.41.2之间,且阴极发光强度表现为微弱的暗红色光或不发光;（4）TOC含量均<1mg/g,且Δδ值主要分布在2830之间;（5）H/C比值基本均大于0.5,且H/C比值与δ13Corg值相关性差;（6）稀土元素组成表明,碳酸盐岩受陆源物质和后期成岩作用的影响较小。（3）通过对西藏申扎地区5118高地剖面奥陶系和志留系有机碳同位素、无机碳同位素的研究,在该剖面碳酸盐岩碳同位素曲线变化中,分别于晚奥陶世赫南特期、早志留世埃隆期、中志留世申伍德期和中-晚志留世卢德福德期识别出4次明显的碳同位素偏移,即HICE、AICE、SICE、LICE,其偏移幅度分别为+1.8‰、+1.6‰、+5.1‰、+6.3‰,且有机碳同位素和无机碳同位素表现出同步变化的偏移型式。通过将西藏申扎地区与中国各陆块和全球其他板块研究的同时期碳同位素曲线对比分析表明,西藏申扎地区奥陶纪和志留纪碳同位素的偏移在全球各板块是普遍存在的,为全球性碳同位素偏移事件。（4）利用碳、氧同位素及其前人研究成果对西藏申扎地区奥陶纪和志留纪古海水环境参数的进行模拟定量计算,结果表明:（1）奥陶纪和志留纪时期古海水温度范围为+9.97+27.87℃,奥陶纪整体古海水温度低于志留纪古海水温度,到晚奥陶世末期-早志留世初期出现了温度的最低值,而到中-晚志留世温度逐渐升高;（2）奥陶纪-志留纪时期有机碳埋藏分量表现出5次较明显的正向偏移,偏移幅度最大值为0.36,最小值为0.11,平均偏移幅度0.22;（3）奥陶纪和志留纪古海水碳离子浓度中主要以[HCO3-]值贡献量为主,在[DIC]值演化曲线中可识别出3次明显的较低值,变化幅度可达300μM;（4）奥陶纪和志留纪时期古海水PH值的变化范围为7.807.98,变化幅度较小,是一个古海洋酸碱度相对稳定的地质历史时期。（5）西藏申扎地区奥陶系和志留系碳酸盐岩无机碳同位素、有机碳同位素与古海水环境参数的相互关系表现为:（1）碳同位素值的变化与[DIC]值的变化存在一定的相关性但不明显;（2）碳同位素值的变化与有机碳埋藏分量的变化表现出显著的正相关性;（3）碳同位素值的变化与古海水温度、PH值等无相关性。（6）奥陶纪时期,一方面,生物大爆发使得海相生物迅速繁盛,增强了生物光合作用产率,使得古海洋表层水体重碳同位素富集;另一方面,奥陶纪南极冰盖（冈瓦纳大陆冰川）的广泛发育,使得海平面迅速下降,陆地暴露面积增加,提高了陆地碳酸盐岩、硅酸盐岩的风化作用强度,而风化产物通过河流向海洋不断汇入,使得海水碳浓度增加从而提高了有机碳埋藏量,进一步促进了古海水重碳同位素富集。上述两方面共同循环作用,使得生物大量繁殖,大气pCO2降低,气候急速变冷,冰盖快速发育,海平面迅速下降,生物生存空间缩小,导致生物的竞争性绝灭,而碳同位素却表现为显著的重碳同位素富集,碳同位素值演化曲线中表现为明显正向偏移。因此认为,奥陶纪碳同位素的偏移最直接最根本的原因是生物产率提高导致的有机碳埋藏分量的增加,而生物的绝灭推测可能最根本的原因是古海洋中水体营养物质的过度富集和表层海水浮游生物的过度繁殖导致的竞争性灭绝。（7）志留纪时期,温度逐步变暖,大气pCO2含量增加,冰盖消融,海平面上升,陆地面积减小,风化作用减弱。另外,冰川消融会向古海洋输入大量富12C的轻碳同位素水体,会削弱生物迅速复苏引起的表层海水重碳同位素(13C)的富集,这可能是早-中志留世碳同位素的偏移量相对较小的重要原因,到中-晚志留世,大气pCO2含量、温度、冰盖量、陆地面积均基本处于稳定状态,而从志留纪开始稳定状态下的生物繁盛,导致了该时期生物光合作用产率的增加。因此,志留纪碳同位素3次碳同位素的偏移主要与生物产率有关,大陆风化作用贡献量小,冰川的消融削弱了早-中志留世碳同位素的偏移幅度。（8）通过对西藏申扎地区5118高地剖面碳酸盐岩稳定同位素的系统性分析,首次在古特提斯洋域东部拉萨陆块的奥陶纪-志留纪碳同位素曲线变化中识别出了4次明显的碳同位素异常,并在志留系中上部识别出了显生宙以来最大幅度的碳同位素正异常。（9）通过西藏申扎地区奥陶纪-志留纪碳同位素曲线与国内外同时期碳同位素曲线的对比分析,证实了古特提斯域东部拉萨陆块的碳同位素偏移方式、偏移幅度和波动形态,具有全球同步的特征,可作为古特提斯域研究古海洋演进过程的碳同位素参考剖面。