摘要:胶-辽-吉带是华北克拉通最具代表性的一条古元古代造山带,它不仅接受了古元古代巨量的陆壳物质沉积,而且发育有大量的古元古代石墨矿床,是研究早前寒武纪石墨成因机制和地球早期气候特征的天然实验室。本文对胶-辽-吉造山带南部胶北地区的南墅石墨矿床进行了详细的岩相学、地球化学、拉曼光谱学、碳同位素及锆石年代学等方面的研究。研究结果表明,南墅石墨矿的含矿岩石主要为含石墨透辉石英片麻岩、含石墨石榴长英质片麻岩和含石墨二辉麻粒岩,石墨呈鳞片状或粒状均匀分布在各含矿岩石中,其石墨碳同位素值分别为δ13CVPDB=-13.42 ‰~-10.17 ‰、-21.00 ‰~ -17.28 ‰和-12.99 ‰~ -12.65 ‰。地球化学特征表明,含石墨岩石的原岩主要为未经历长距离搬运的砂岩和页岩,属于活动大陆边缘的产物。石墨拉曼温度计计算结果表明含矿岩石经历了高角闪岩相至麻粒岩相的变质作用(693~796℃)。研究认为南墅石墨矿的碳源主要来自有机物,混杂有少量的无机碳,有机物在埋藏变质过程中的脱碳(CH4)作用,是导致石墨碳同位素正向偏移的一个重要原因。此外,含石墨透辉石英片麻岩原岩在高温变质过程中会通过变质反应CaMg(CO3)2+SiO2=CaMgSi2O6+2 CO2释放无机碳源,也是造成其石墨碳同位素变重的因素。含石墨透辉石英片麻岩锆石的U-Pb定年结果表明其碎屑锆石年龄范围在3.617~2.054 Ga,主要集中在2.46 Ga,变质锆石的年龄为1.82 Ga。结合前人荆山群碎屑锆石年龄数据,我们将南墅石墨矿的沉积时代限定为2.1~1.9 Ga,变质成矿时代为1.82 Ga,认为在2.1~ 1.9 Ga,有大量的有机物伴随陆源碎屑快速沉积在弧后盆地活动大陆边缘环境,在后期的弧-陆碰撞造山过程中有机物经石墨化过程转变成石墨,并进一步汇聚形成石墨矿床。