本期封面照片：钠长石锂辉石伟晶岩
照片提供者：李建康、李鹏
《岩石学报》（ISSN：1000-0569）是由中国科学院主管，中国矿物岩石地球化学学会和中国科学院地质与地球物理研究所主办的学术性期刊。其办刊方针是：坚持以创新性、综合性、前沿性、导向性特色，坚持百花齐放，百家争鸣，依靠和团结全国广大地学工作者，探索自然奥秘，开展广泛而深入的基础理论研究，促进我国地球科学领域研究和发展，发表高水平科研成果，为我国培养和造就大批地学科研人才。本刊主要报道有关岩石学基础理论的岩石学领域各学科包括岩浆岩石学、变质岩石学、沉积岩石学、岩石大地构造学、岩石同位素年代学和同位素地球化学、岩石成矿学、造岩矿物学等方面的重要基础理论和应用研究成果，同时也刊载综述性文章、问题讨论、学术动态以及书评等。
期刊目录
精彩看点
01
刘福来等：华北克拉通古元古代造山带关键金属-非金属成矿规律研究进展
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华北克拉通存在三条古元古代造山带，自东向西依次为胶-辽-吉造山带、中部造山带和西部孔兹岩带。这三条古元古代造山带蕴藏着十分丰富的矿产资源，其中关键金属矿产包括钴和镍，关键非金属矿产包括石墨和硼，以及赋存于古元古代地层中的金矿等。钴、镍、石墨和硼是我国当前急需和紧缺的战略性矿产资源，对外依存度高达80％以上，消耗量居世界前列。因此，加强我国华北克拉通古元古代造山带钴、镍、石墨和硼的成矿规律研究和找矿勘查，已成为满足国家需求、解决我国关键金属和非金属供给问题的当务之急。本专辑在国家重点研发计划项目“钴镍成矿规律与高效勘查技术示范研究”、国家自然科学基金委员会重大研究计划“战略性关键金属超常富集成矿动力学”下设重点支持项目“复合造山带多期重大变质-构造变形事件的性质对关键金属钴迁移-超常富集成矿过程的制约”和中国地质调查局项目“辽吉构造带及北部邻区钴-镍富集成矿规律、找矿标志及靶区优选”的资助下组织的，论文主要针对华北克拉通古元古代造山带钴、镍、石墨、硼以及金矿的成矿规律进行系统总结，重点解剖了典型矿床成因并与国外同类矿床进行了对比。本专辑重点阐述古元古代造山带变沉积岩容矿型Cu-Co矿床、变火山-沉积岩型Fe-Co矿床、变基性-超基性岩型Ni-Co矿床、变沉积岩-热液叠加改造型Au矿床和与哥伦比亚超大陆聚合事件密切相关的硼、石墨矿床的成因机制及其与重大地质事件的内在成因关系。
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02
王慧宁等：辽-吉古元古代造山带杉松岗钴镍铜矿床Ni-Co超常富集成矿过程初探
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镍和钴是我国紧缺关键金属矿产，对国民经济和社会发展具有重要战略意义。我国现有镍、钴资源储量匮乏，对外依存度极高。因此，立足国内，加强镍-钴成矿规律研究与找矿战略行动迫在眉睫。吉林省临江市杉松岗变沉积岩容矿型钴镍铜矿床位于辽-吉古元古代造山带东北段。有关该矿床Ni-Co的赋存状态、富集成矿期次与成矿规律等研究十分薄弱。本文通过对杉松岗钴镍铜矿床Ni-Co矿石和赋矿围岩开展显微结构观察、扫描电镜-能谱分析、矿物原位硫同位素分析和电子探针测试等系统研究，发现该矿床Ni-Co的富集成矿经历了多期多阶段复杂的变质变形和热液作用的叠加改造过程。其中，变质变形阶段以辉砷钴矿和黄铜矿等呈微细粒包体赋存于变质矿物中为特点；而热液阶段又可分为早期和晚期。早期热液作用以大量镍钴矿物（辉砷钴矿、硫镍矿和镍黄铁矿）伴生滑石化、白云石化和硅化蚀变为标志，为Ni-Co超常富集成矿的主成矿期，其硫化物的硫同位素分布范围集中（10.92‰~13.67‰），且与珍珠门组白云石大理岩内硫化物的δ34S值接近，推断Ni、Co主要来自深部岩浆热液，即含矿流体向上迁移过程中强烈淋滤并萃取珍珠门组地层内的硫，最终在大栗子组地层发生硫化物沉淀并富集成矿。晚期热液作用主要沉淀铜铁硫化物（黄铜矿、磁黄铁矿和黄铁矿）和极少量钴镍黄铁矿、硫镍钴矿和镍黄铁矿，伴生方解石化、硅化和绿泥石化蚀变，硫化物的δ34S值（6.53‰~8.59‰）与侏罗纪花岗岩体及同期的金等多金属硫化物矿床的硫同位素组成一致，表明晚期岩浆热液可能与古太平洋俯冲事件有关。杉松岗钴镍铜矿床Ni主要以硫镍矿和镍黄铁矿的形式赋存，次为钴镍黄铁矿和硫镍钴矿。Co主要以辉砷钴矿形式赋存，次为硫镍矿、镍黄铁矿、钴镍黄铁矿和硫镍钴矿。有关该矿未来Ni-Co找矿勘查设想，建议以滑石化和白云石化为主要找矿标志。结合前人研究成果，本文提出杉松岗钴镍铜矿床为沉积-变质变形-多期热液叠加改造的复合造山型钴镍铜矿床，原始的沉积和成岩作用为钴矿的初始预富集提供了重要的成矿条件与背景，古元古代碰撞造山与区域变质变形事件对Co的初始活化-迁移起着关键的控制作用，富Ni-Co的深部岩浆热液作用主导了Ni-Co的超常富集与成矿；而燕山期中酸性岩浆热液作用对Ni-Co富集矿段起到了肢解作用，故不利于Ni-Co的富集成矿。
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03
刘超辉等：大横路铜钴矿含矿地层的物源区属性和沉积环境：对钴富集的制约
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大横路铜钴矿床位于胶-辽-吉古元古代构造带北段，是我国目前探明的以钴为主的大型变沉积岩容矿型铜钴矿床。然而，关于该矿床的含矿地层物源属性及沉积时的氧化还原条件，以及二者与钴成矿之间的联系尚不清楚。本次研究以采自钻孔的贫Co和富Co变碎屑岩以及老岭群地表出露的变质碎屑岩和碳酸盐岩作为研究对象，开展了详细的全岩地球化学以及C-O-S同位素研究，对比含矿与不含矿地层的物源属性、风化程度以及沉积时水体氧化还原环境的差异，进而探讨它们对Co（富Co硫化物）富集的制约。钻孔及地表的大栗子组变碎屑岩的地球化学特征表明含矿的大栗子组样品相对老岭群其他组样品更加富集Fe2OT3-6以及εHf(t)值大于+2.3的碎屑锆石的比例更高是一致的。富Co的绢云千枚岩(变质页岩)相比贫Co样品具有更高的校正后化学蚀变指数CIA（大于83）、化学风化指数CIW（大于89）和斜长石蚀变指数PIA（大于85），这表明前者的母岩区经历了较高程度的化学风化，导致了含矿岩石中具有更高的黏土矿物含量。此外，富Co样品显示了更低的Fe3+/Fe2+比值，表明了其形成于相对较为还原的沉积环境。综上所述，在大横路铜钴矿的赋矿岩石大栗子组绢云千枚岩的原岩沉积时，其更高的基性源区组份、母岩区较高的化学风化程度以及相对较为还原的沉积环境为Co的初始富集提供了有利条件。这一研究结果为深入探讨该类型矿床的成矿机制提供了重要依据。
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04
朱志勇等：大横路钴铜矿电气石及方解石稀土元素、同位素组成及其对成矿过程的指示
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大横路钴铜矿钴的储量为2.7万t，它是我国大型的钴矿床，其经历了复杂的沉积-变质作用，长期以来被认为是典型的沉积-变质型矿床。其热液期成矿作用可能被低估，本研究通过详细的岩相-矿相学观察，证实了除变质流体外，确实有岩浆热液作用参与了成矿过程。本研究对方解石锶同位素，电气石硼同位素进行了激光微区分析。电气石硼同位素在空间上有显著变化，自热液脉至基质由-4‰降低至-14‰左右；电气石与方解石锶同位素（87Sr/86Sr）并无显著差异，其平均值分别为1.0896和1.0948，略低于全岩的平均值1.1063。尽管目前还无法定量估算岩浆热液对成矿物质的贡献，但是本研究表明岩浆热源所驱动的热液促进了成矿元素的氧化、活化和迁移；然后热液在赋矿层位的碳质千枚岩中还原沉淀，这是岩浆热液期最主要的成矿方式。但是岩浆热液在成矿物质上并无显著贡献，且本次研究暂未发现海相蒸发岩参与成矿的证据。因而，方解石与电气石单矿物微量元素和同位素组成是重建热液成矿作用过程的重要指示矿物。
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05
谢士稳等：富钴黄铁矿中钴微-纳米尺度赋存状态：以大横路铜钴矿为例
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黄铁矿是重要的载钴矿物，自然界钴矿床中富钴黄铁矿的Co含量可达10%~20%，明显超出实验岩石学和理论计算获得的黄铁矿溶解Co的能力。目前，这些富钴黄铁矿溶解过饱和Co的机制以及Co过饱和黄铁矿是否出溶方硫钴矿尚不清楚。为探讨以上问题，本文选取吉林大横路Cu-Co矿中富钴黄铁矿为研究对象。能谱元素面扫描和电子探针分析结果显示，大横路富钴黄铁矿中Co呈不均匀分布且无规律，单颗粒Co含量变化范围较大（Py108为4.31%~9.74%、Py110为4.54%~8.83%），Co的不均匀很可能与黄铁矿的生长过程和结晶环境有关。透射电镜和原子探针分析结果显示，纳米尺度富钴黄铁矿中Co呈均匀分布，未见富Co的包裹体和方硫钴矿出溶体，Co以类质同象的形式替换Fe存在于富钴黄铁矿中。根据以上结果，我们认为大横路富钴黄铁矿中溶解过饱和的Co很可能与微晶尺寸效应有关，亚稳态Co过饱和FeS2-CoS2固溶体可以长期保持不变。
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06
刘天宇等：中非新元古代造山带钴超常富集研究进展与展望
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07
李同宇等：胶-辽-吉造山带辽河群含钴层位里尔峪组变火成岩成因机制及其对复杂构造演化过程的制约
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Hf(t)值为-2.3~5.9，tDM1Hf(t)值为-2.3~6.7，tDM1集中在2500~2200Ma；变质锆石εHf(t)值为-5.9~-0.4，tDM12Hf(t)值集中在-2~4，变质锆石εHf(t)值则集中在-7~-1，两者tDM2
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08
贾督等：辽东半岛大石桥周家铁钴矿控矿构造特征及其区域地质意义
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构造作用往往能为成矿流体提供重要的导矿通道，以此对矿床的形成及富集起着关键的控制作用，对其进行深入的研究能为地质找矿提供理论依据。本文对中国东北地区辽宁大石桥市周家铁钴矿开展了详细的地质工作，包括剖面测制、构造解析和岩相学观察等。野外观察及室内岩相学研究指示Fe-Co矿矿体主要赋存于里尔峪组二段变粒岩和浅粒岩中。此外，还有少量铁矿见于古元古代辽吉花岗岩中。构造解析显示周家Fe-Co矿围岩变形包括早期紧闭褶皱、逆冲断层以及断层相关褶皱和晚期布丁构造、倾竖褶皱。通过野外岩脉穿切关系并综合前人年代学资料，可以将周家铁钴矿形成过程分为三个阶段，早期发生原始地层变形，即为S0发生变形形成S1和F1阶段；中期逆冲断层及紧闭褶皱等产于强烈造山期的构造要素为周家铁钴矿在古元古代的富集成矿提供了重要的构造条件；周家铁钴矿最终构造样式为倾竖褶皱和布丁状铁矿体，形成于晚期古元古代造山后的抬升剥蚀。
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09
王伟等：辽河群富铁表壳岩系磁铁矿微量元素组成对古元古代铁矿成因的制约——以周家地区为例
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铁矿石是工业发展不可缺少的矿产资源，多数铁矿石赋存于前寒武纪条带状铁建造（BIF）中。古元古代是苏必利尔型BIF形成的重要时期，但它们在华北克拉通并不发育。在胶-辽-吉构造带的辽河群中存在一系列形成于2.2~2.1Ga的富铁表壳岩系及具有经济价值的块状和层状铁矿石。揭示这些富铁岩石中磁铁矿的成因，并与苏必利尔型BIF进行对比，对探索华北元古宙铁矿找寻方向有重要意义。本文对辽宁周家地区辽河群中的块状和层状铁矿石、共生浸染状和脉状矿化变粒岩及弱矿化磁铁变粒岩开展的岩相学和磁铁矿微量元素研究表明，区域存在三类地球化学特征不同的磁铁矿。第一类磁铁矿来自块状矿石和浸染状矿化变粒岩，它们的Mg、Mn含量较高，Ti、V和Co含量低；第二类磁铁矿赋存于层状矿石和弱矿化磁铁变粒岩中，它们的Mg、Mn含量较低而Ti、V和Co含量稍高；第三类磁铁矿仅产出于脉状矿化变粒岩中，它们的Cr-Ni-V-Ti-Mn体系与前两类磁铁矿均不相同。元素含量及变化趋势的相似性表明，块状和层状矿石的形成分别是浸染状矿化变粒岩和弱矿化磁铁变粒岩中磁铁矿进一步生长富集的结果，而脉状矿化变粒岩中铁镁组分含量高是导致第三类磁铁矿具有最高Cr、Mn含量的主要因素。在Cr-Ni、Ti-Ni/Cr和V-Ti图解中，本文研究的磁铁矿多数具有低温热液成因的元素地球化学特征。弱矿化磁铁变粒岩中磁铁矿的Ti和Ni含量具负相关性，表明它们经历了由高温到低温条件的变化过程。虽然都是变质-热液作用的产物，但本文研究的辽河群三类磁铁矿与西澳古元古代Hamersley苏必利尔型BIF中的磁铁矿在元素组成上存在明显差异，表明它们的形成条件在温度、氧逸度和体系成分等方面与典型苏必利尔型BIF中的磁铁矿不同。
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10
李文等：山西中条山宋家山钴铁矿床钴的赋存状态及成矿规律
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宋家山钴铁矿床位于中条山地区东南缘“同善天窗”的中部，容矿岩石主要为古元古代宋家山群绛道沟组火山-沉积岩系。钴铁矿体受地层岩性控制，呈SN向层状展布。金属矿物主要为磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿、硫铜钴矿和硫钴矿，非金属矿物主要为石英、方解石、绢云母和绿泥石。矿石构造以块状、似条带状、浸染状、团块状和细脉状为主。黄铁矿和黄铜矿多呈浸染状和细脉状分布。围岩蚀变主要包括硅化、绢云母化、黄铁矿化、碳酸盐化和绿泥石化等。钴铁矿体的形成主要包括沉积、变质和热液三个期次。矿石显微镜观察、硫化物扫描电镜和电子探针分析，表明钴元素主要赋存在硫铜钴矿、硫钴矿和黄铁矿中。黄铁矿特征元素Co/Ni比值主要集中在100~1000之间，个别比值小于100，反映硫化物的形成主体与热液活动有关。硫化物原位硫同位素组成δ34S在12‰~16‰之间，低于元古代海水硫酸盐的δ34S值（15‰~20‰），揭示热化学还原（TSR）在海水硫酸盐还原过程中起到关键作用。综合研究表明宋家山矿床富钴矿体的形成经历了初始火山-沉积、造山期间含钴变质流体沿片理构造充填交代、造山后期热液活动的叠加等过程。由此认为宋家山矿床成因类型属沉积-变质热液叠加型钴铁矿床。
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11
王娜等：辽吉古元古代造山带小女寨变辉长闪长岩的成因及其对钴镍富集成矿作用的制约
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2（26.1%~57.3%）、MgO（2.90%~25.0%）、CaO（3.17%~10.7%）和FeOT（6.43%~38.94%）含量，属于钙碱性系列。具有轻稀土富集和重稀土平坦的稀土配分模式，相对亏损高场强元素（如Ta、Nb、Ti）。锆石U-Pb同位素分析获得的变辉长闪长岩变质原岩的形成时代为~2.17Ga。锆石εHf34
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12
毛亚晶等：橄榄石微量元素：分析、地球化学行为与地球科学应用
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-6）或亏损（500×10-6）可能与较高或较低氧逸度有关。未来橄榄石重点研究与突破方向有:堆晶-后堆晶阶段元素行为、多元素-多矿物扩散联合限定岩浆时空演化、机器学习判别橄榄石成因类型与镁铁-超镁铁岩体含矿性、挥发份与新兴非传统金属稳定同位素等。
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13
李浩等：辽东矿集区大东沟金矿床成矿时代和成因：地质、年代学、地球化学和同位素制约
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大东沟金矿位于华北克拉通北东缘辽东矿集区，矿体赋存于古元古代辽河群盖县岩组绢云千枚岩中，并与中生代石英闪长岩空间关系密切。为了深入揭示矿床成因与成矿地质背景，近期我们对其开展矿床地质、黄铁矿Re-Os和锆石U-Pb测年、成矿相关侵入岩的地球化学和Hf同位素以及硫化物S同位素工作。研究表明，其成矿可划分三期：第一期沉积成岩黄铁矿期（Ⅰ）、第二期为变质黄铁矿-毒砂期（Ⅱ）、第三期为热液期（Ⅲ）。其中，第三期又可划分黄铁矿-毒砂阶段（Ⅲ1）、多金属硫化物-石英阶段（Ⅲ2）和含黄铁矿石英-碳酸盐阶段（Ⅲ3）。热液期（Ⅲ）黄铁矿的Re-Os等时线年龄为130±18Ma（n=5，初始187Os/188Os=1.60±0.42），与成矿相关石英闪长岩的侵位年龄（133±1Ma）一致，指示金成矿作用发生在早白垩世。热液期Ⅲ1、Ⅲ2矿化阶段硫化物的δ34S值为3.0‰~4.8‰，且明显不同于第一期沉积成因黄铁矿（8.9‰~10.2‰）和辽河群沉积-变质岩（7.0‰~23‰）的硫同位素组成，进一步揭示该矿床大规模成矿为岩浆热液作用形成，与石英闪长岩作用密切。石英闪长岩富集大离子亲石元素（Rb、Ba、U等），中度亏损高场强元素（Nb、Ta）、具有低的εHf(t)值（-6.38~-2.82）以及弱氧化的属性；结合矿区内同期侵入岩数据，指示它起源于幔源镁铁质岩浆和壳源长英质岩浆的混合。结合区域地质资料，我们认为大东沟金矿床为中温热液型金矿床，成因上与同期弱氧化的闪长质岩浆有关，形成于早白垩世华北克拉通破坏峰期。
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14
李勇等：辽东硼成矿带研究进展
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辽东地区是我国重要的硼矿资源产地，赋存硼矿的胶-辽-吉带古元古时期处于活动陆缘环境。辽东硼矿成因为沉积变质再造矿床，硼物质源于蚀变洋壳、俯冲沉积物、蛇纹石化地幔楔等俯冲洋壳系统的富硼地体，在洋壳向克拉通俯冲过程中，硼质在弧前释放进入岛弧火山系统参与热液循环，通过海底热泉等热液方式汇集于火山盆地形成含水硼酸盐初始矿层并被随后的火山沉积覆盖保存。在区域变质变形过程中，含水硼酸盐脱水重结晶并就位于变形构造形成的有利部位富集成矿。辽东硼同位素组成特征反应了对源区储库重硼的继承性，因此，用于探讨矿床成矿地质环境更具意义，而非用于海相和非海相沉积简单的对比。同产于含硼岩系中的含铜硫铁矿矿床沉积时间稍晚于硼矿床，两者空间上呈错位产出，据此可辅助找矿预测工作。区域上虎皮峪-红石砬子-清河复式背斜是辽河旋回多幕变形作用叠加形成的，宏观上控制含硼岩系硼矿床的空间分布。通过总结以往工作，建立了辽东硼矿床成矿模式和找矿模型，分析了找矿方向，特别指出的是，部分盖县岩组地层出露地区，深部具有寻找隐伏硼矿的探索空间，未来找矿前景可期。
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王丹等：硼的地球化学特征及富集成矿机制
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硼是一种关键的非金属战略矿产资源，广泛应用于化工、冶金、建材、纺织和核技术等领域，其在新兴战略产业中的重要性日益凸显。本文综述了硼的地球化学特性、同位素分馏行为及全球主要硼矿的分布与成因机制。硼在自然界中的分布存在显著差异，地壳中的含量明显高于地幔。在不同地质过程中，硼元素经历了分异作用，导致不同岩石单元的硼同位素发生分馏。硼在地壳中的超常富集过程会形成硼酸盐矿物，这些矿物的形成条件（包括温度、压力和氧逸度）对于硼矿床成因研究具有重要意义。本文探讨了几种主要硼矿床的矿物组成及其成因机制，包括火山沉积型、现代盐湖型、海相蒸发盐型、矽卡岩型和沉积-变质型矿床。此外，中国的硼矿类型也十分丰富，其中最重要且储量最大的硼矿床为辽吉地区的沉积-变质型和青海-西藏地区的盐湖型硼矿床。文中详细介绍了这两类硼矿床的矿物组合特征、产状、年代及成矿模式，并对未来研究中存在的关键科学问题进行了梳理。
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朱建江等：华北克拉通古元古代石墨矿成因研究进展与问题
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12C的CO2，这一过程可能会导致大气氧含量降低以及碳酸盐碳同位素值负向偏移。然而，古元古代巨量有机物的埋藏以及在后期碰撞造山剥蚀风化过程中对地球早期大气的影响具体有多大，还需要我们更多的地质数据来对其进行定量估算。华北克拉通周缘这些形成于古元古代的石墨矿床记录了有机物从埋藏到变质形成石墨的完整过程，是研究这些问题的理想对象，对于我们理解地球早期环境演化过程具有重要的意义。
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孔凡梅等：胶北区域变质型晶质石墨矿成矿初探
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本文对胶北地块平度-莱西晶质石墨成矿带内莱西南墅、平度大金埠、平度东石岭石墨矿区及南墅矿区附近的莱西庞格庄、东白石地区的含石墨孔兹岩进行了野外观察、岩相学分析、主量元素与微量元素分析，并进行了原岩恢复和石墨拉曼光谱研究。研究结果表明，五处研究区含石墨孔兹岩原岩均为粘土岩或页岩，其m（m=100×MgO/Al2O3
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玄金卉等：胶北平度大金埠含石墨麻粒岩变质演化和石墨结晶形成的研究
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具有孔兹岩系特征的荆山群主要出露于胶-辽-吉带南段的胶北地体，且普遍经历了高角闪岩相-麻粒岩相变质作用。平度大金埠地区处于平度-莱西石墨成矿带，石墨矿赋存于古元古界荆山群陡崖组徐村段。通过对平度大金埠晶质石墨矿区含石墨泥质麻粒岩进行岩相学、矿物岩石学与地球化学、激光拉曼光谱、年代学等研究，发现大金埠含石墨泥质麻粒岩经历了三个变质演化阶段（M1-M3），且峰期达到高压-超高温变质作用条件。因受超高温变质作用影响，早期进变质阶段（M1）矿物信息保留不完整；峰期阶段（M2）以黑云母的消失为标志，矿物组合为Grt+Kfs+Pl+Rt+Qz+Liq，该阶段的温压范围为1010~1050℃、1.09~1.20GPa；峰后退变质阶段（M3），黑云母重新出现，矿物组合为Bt+Grt+Kfs+Pl+Rt+Qz，该阶段的温压范围为810~843℃、0.68~0.74GPa，变质演化P-T轨迹具有顺时针特点。拉曼光谱分析显示样品中石墨的结晶程度普遍较高，其拉曼光谱特征与麻粒岩相变质条件下形成的石墨一致，高晶度石墨多结晶于峰期M2向峰后M3退变质作用阶段转变过程中。显然，平度大金埠晶质石墨矿区含石墨麻粒岩中石墨的结晶程度与其结晶时寄主麻粒岩的变质温度密切相关。年代学研究获得变质锆石1830±18Ma的加权平均年龄，与胶-辽-吉带及胶北地体区域上的深熔作用时代一致，代表了大金埠地区高结晶度石墨结晶形成的年龄。本次对石墨结晶形成与寄主变质岩及变质作用的关系探究，对优质晶质石墨矿资源的探矿、找矿具有重要指示意义。
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排版：徐冰冰（中国科学院地质地球所）
校对：邱梓惠（中国科学技术大学地球和空间科学学院）
