膠-遼-吉造山帶遼河群石墨礦碳同位素特征及成因分析

作者：朱建江,劉福來,劉福興,石闖,王舫,徐文濤

摘要：作為華北克拉通周緣三條石墨成礦帶之一的東部帶,膠-遼-吉古元古代石墨成礦帶是研究早前寒武紀石墨成礦機制及地球早期氣候特征的天然實驗室。本文對膠-遼-吉造山帶遼河群石墨礦(甜水鄉馬溝石墨礦)進行了詳細的巖相學、地球化學、拉曼光譜學以及碳同位素等方面的研究。研究結果表明遼河群含石墨礦巖石主要為含石墨變質雜砂巖、含石墨黑云母長英質片麻巖和含石墨透閃大理巖,在log(Fe_(2)O_(3)/K_(2)O)-log(SiO_(2)/Al_(2)O_(3))判別圖解中,這些含石墨巖石位于砂巖和頁巖區域內,它們具有和太古宙后澳大利亞平均頁巖(PAAS)相似的稀土元素特征;地球化學特征表明它們具有低的成熟度,未經歷長途搬運,是快速堆積的產物,主要沉積于活動大陸邊緣弧后盆地環境。碳同位素研究表明遼河群石墨礦碳同位素值具有很寬的變化范圍(δ^(13)C_(PDB)=-16.49‰~-25.93‰),是有機物在變質過程中脫CH_4造成的。結合拉曼光譜學特征,我們認為遼河群石墨礦是由有機物經過變質作用形成的,其變質程度可以達到高角閃巖相(551~627℃)。綜合分析前人年代學數據,我們認為遼河群石墨礦的沉積時代為2.13~2.17Ga,在后期的弧-陸碰撞造山以及后碰撞作用過程中(2000~1895Ma;1875~1850Ma),有機物逐漸發生變質形成石墨并聚集形成石墨礦床。華北克拉通周緣大量石墨礦的沉積時代(2.3~2.05Ga)和大氧化事件發生的時間一致,可能是地球早期大氧化事件的沉積響應。

發文機構：自然資源部深地動力學重點實驗室

關鍵詞：膠-遼-吉造山帶遼河群石墨礦碳同位素大氧化事件Jiao-Liao-Ji beltLiaohe GroupGraphite depositsCarbon isotopeGreat oxidation event

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