华北克拉通古元古代石墨矿成因研究进展与问题

华北克拉通周缘发育有三条古元古代石墨成矿带,包括东部石墨成矿带(胶-辽-吉造山带)、西部石墨成矿带和南部石墨成矿带。这些石墨矿床占全国储量的74%,是我国晶质石墨矿床的重要产地。本文在广泛收集和分析该地区以往石墨矿床研究成果的基础上,对华北克拉通周缘古元古代石墨矿床的分布规律、成因机制、形成时代,及其对地球早期环境演化的启示进行了系统归纳总结,并对存在的关键问题进行了探讨和展望。华北克拉通东部石墨成矿带从北到南石墨矿体主要产出在吉南地区的集安群、辽东地区的辽河群以及胶北地区的荆山群中;西部石墨成矿带中的石墨矿床主要赋存于乌拉山岩群和集宁群中;南部石墨成矿带中的石墨矿则主要出露于华北克拉通南缘太华岩群中。华北克拉通三条石墨成矿带中的石墨矿床具有一定的相似性,都属于区域变质型石墨矿床,含矿岩石都是变质表壳岩,包括含石墨斜长片麻岩、含石墨长英质片麻岩、含石墨透辉麻粒岩、含石墨大理岩等。石墨形态多以鳞片状为主,石墨碳质主要来源于有机物,局部混合有少量的无机碳。这三条石墨成矿带中的含矿岩石具有相似的沉积时代(2.0~2.2Ga)和变质成矿时代(1.8~1.95Ga)。华北克拉通周缘这些古元古代巨量石墨矿床的形成是古元古代生命繁盛的最有力证据,对地球早期环境演化具有重要影响:一方面,有机物的大量埋藏可以导致大气氧含量的升高以及碳酸盐碳同位素正向偏移;另一方面,这些埋藏的有机物在后期俯冲碰撞造山过程中将发生变质脱碳作用,消耗氧气并释放富集轻碳同位素^(12)C的CO_(2),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。