按成因,自然界中的石墨矿床以区域变质型和接触变质型为主,而与岩浆作用有关的岩浆型和岩浆热液型（统称为流体-沉积型,Fluid-deposited）国内外都较为少见。新疆东准噶尔地区的黄羊山石墨矿床是近年来发现的国内外首个产于碱性花岗岩体中的石墨矿床,具有超大型矿床的成矿潜力和找矿远景。该矿床与黄羊山碱性花岗岩体具有密切的时空及成因联系,矿石发育国内外罕见的球状构造,且球粒中的石墨与金属硫化物密切共生,因此具有重要的理论研究意义。本文以详细的野外地质调研、岩相学和矿相学研究为基础,通过岩矿石的元素-同位素地球化学测试、单矿物原位微区成分分析、石墨的C同位素以及共生硫化物S-Pb同位素组成分析,结合岩体锆石U-Pb法和石墨Re-Os法的同位素测年结果,对黄羊山石墨矿床的成矿地质条件与地质地球化学特征、含矿（成矿）岩体物质源区与成因、矿床成因类型与成矿机制、成岩成矿时代与构造背景等进行了系统研究,建立了黄羊山碱性花岗岩的成岩成矿模式;总结了成矿规律和找矿标志,提取了地质、地球物理、遥感和矿床等方面的成矿和找矿信息,建立了找矿模型,提出了进一步找矿方向。根据前人资料和本文研究结果,将黄羊山岩体分为中粒钠铁闪石花岗岩、中细粒钠铁闪石花岗岩、中细粒角闪石碱长花岗岩、中粒黑云母碱长花岗岩和细粒黑云母碱长花岗岩五个期次,其中位于岩体中部的中细粒角闪石碱长花岗岩（第三期次）、南部的中粒黑云母碱长花岗岩（第四期次）以及小规模分布的细粒黑云母碱长花岗岩（第五期次）与石墨矿化的空间关系密切。代表性岩石的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,五个岩相的结晶年龄相近,介于330Ma～300Ma之间,形成时代均为晚石炭世,具有从北向南逐渐结晶的趋势;在石墨矿体中发育有两组不同年龄的热液锆石,表明石墨矿体在岩浆结晶后遭受过两期热液的叠加改造作用,其中第一期热液事件与石墨矿化密切相关。校正后的石墨Re-Os等时线年龄为308±18Ma,结合热液锆石年龄,限定石墨形成时间不晚于300Ma,表明石墨成矿作用大致发生在晚石炭世晚期。区域构造演化资料表明,卡拉麦里地区在早石炭世已进入陆-陆碰撞演化阶段,卡拉麦里碱性花岗岩带于中晚石炭世形成于碰撞后的伸展阶段。黄羊山岩体各岩相具有相似的元素地球化学特征,属于典型的后碰撞A型花岗岩,岩浆演化时经历了显著的分离结晶作用,初始岩浆主要来自新生下地壳中的洋壳物质部分熔融。细粒黑云母碱长花岗岩具有轻微的稀土元素“四分组”效应,其形成与流体-熔体的相互作用有关。岩体在形成时经历了显著的岩浆混合作用,幔源基性岩浆的混入对岩浆的演化与分异具有重要影响。赋存石墨矿体的中细粒角闪石碱长花岗岩和中粒黑云母碱长花岗岩经历了强烈的岩浆同化混染作用,为碳质的富集和石墨沉淀提供了物质来源基础。黄羊山石墨矿体主要产于黄羊山碱性花岗岩体内不同岩相的接触带附近,矿石主要以球状构造产出,次为浸染状和网脉状构造,伴生硅酸盐矿物主要有长石、石英、角闪石、黑云母等,共生金属硫化物主要为磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿等。石墨沿球粒边部生长,构成石墨外壳,球核岩性则偏中性,富集角闪石和黑云母等暗色矿物。成矿过程可分为两期三个阶段,分别为早期岩浆阶段、球状石墨形成阶段和脉状石墨形成阶段。石墨的激光拉曼光谱分析发现,黄羊山矿床的石墨结晶程度很高,接近理想的石墨单晶特征,结晶温度大约在650～700℃之间,与典型的岩浆热液型石墨特征相似。C-S-Pb同位素分析结果表明,该区石墨矿床的碳质来源以有机碳为主,在岩浆演化过程中混入了少量岩浆本身所携带的岩浆碳;与石墨共生金属硫化物为岩浆结晶成因,δ34S值接近原始地幔值,暗示其硫源主要为地幔来源;Pb同位素结果表明其成矿金属主要来自地幔,受到了后期热液交代作用的影响。综合研究认为,黄羊山石墨矿床属于高温岩浆热液型矿床,岩浆演化晚期发生不混溶作用,分异为富挥发分和碳质的热液流体和残余熔体,是形成球状构造矿石的主要原因;石墨形成于高温热液阶段,驱动石墨沉淀的主要因素为降温和硫化物的催化作用。以本文的研究成果为基础,建立了黄羊山石墨矿床成矿模式;初步总结了黄羊山石墨矿床的成矿规律以及地质、物探和遥感找矿标志,建立了黄羊山石墨矿床综合找矿模型,并在黄羊山岩体内圈定出3个找矿远景区,为下一步勘查部署和地质找矿提供了依据。