胶东南墅石墨矿床产于中元古界一套“孔兹岩”中,含矿岩石主要为角闪斜长片麻岩和石墨片麻岩,夹大理岩、混合花岗岩及斜长角闪岩。对含矿岩系的岩石学和地球化学研究表明,片麻岩矿石w(Rb)/w(Sr)平均为1.80;w(Sr)/w(Ba)平均为0.09。透辉变粒岩和大理岩的微量元素含量以高Sr、U为特征,w(Rb)/w(Sr)平均为0.87和0.14;w(Sr)/w(Ba)平均为0.22和2.59,Rb、Ba等大离子亲石元素富集,显示的海陆混合源物质的特征,混合花岗岩显示陆壳重熔特征,斜长角闪岩的微量元素特征,显示幔源岩浆岩特征。矿石δ~(13)C介于有机碳同位素和无机碳同位素组成之间,表明石墨碳质来源以有机碳为主,有无机碳参与。矿石碎屑锆石U-Pb年龄(2 051.34±18.50)Ma,重结晶锆石~(206)Pb/~(238)U年龄为(1 741.29±26.87)Ma,综合厘定为早元古代;推断该石墨矿床为早元古代沉积岩遭受岩浆岩侵位,在热动力作用及区域变质作用下所形成的变质石墨矿床。