关于石墨的发现最早可追溯至《水经注》，书中载“洛水侧有石墨山，山石尽黑，可以书疏，故以石墨名山矣”。考古发现，早在3000多年前的商代，中国就有用石墨书写的文字，一直延续至东汉末年（公元220年）石墨作为书墨被松烟制墨所取代。清朝道光年间（公元1821-1850年），湖南郴州农民开采石墨做燃料，称之为“油碳”。石墨英文名为graphite，源于希腊文“graphein”，意为“用来写”，1789年由德国化学家和矿物学家A.G.Werner命名（封志明，2004）。石墨是一种由碳元素组成的矿物，其化学组成与金刚石相同，但二者的分子结构完全不同，这导致它们的物理性质差异显著。石墨一般见于变质岩中，但在伟晶岩中也可见到，石墨矿物的结晶程度主要与温度和变质程度有关。一般来说，纯净的石墨少之又少，自然界中石墨多含有Al2O3、SiO2、CaO、CuO、FeO和P2O5等杂质，常以黄铁矿、碳酸盐及石英等矿物形式掺杂，此外，还有沥青、水、CH4、N2等气体杂质成分。石墨是一种具有特殊性能的非金属矿物资源，近年来，世界各国将石墨（晶质石墨）列为战略新兴矿产或关键矿物，作为保障社会经济持续发展的必需资源。根据石墨的成因，可以分为天然石墨和人造石墨，前者进一步划分为晶质石墨和隐晶质（微晶）石墨（表1-1-3）。表1-1-3 石墨类型划分表
图 晶质石墨矿
（据Ｋｌaｕｓetaｌ.，2017）
石墨可制取耐火材料、导电材料、散热材料、密封材料、隔热材料、耐高温材料和防辐射材料等，石墨功能材料广泛应用于冶金、化工、机械设备、新能源汽车、核电、电子信息、航空航天和国防等行业。近年来石墨资源的消费国主要是日本、中国、美国、德国和英国等国家。石墨行业消费结构比例为:耐火材料占总消费量的26％、铸造占比为15％、润滑剂占比为14％、制动衬片占比为13％、铅笔占比为7％，其他（碳刷、电池、膨胀石墨等）占比为25％。由于石墨具有特殊的物理化学性质和工艺特性，已被广泛应用于国民经济的各个方面，归纳起来有以下几方面的主要应用。
图1-1-5 石墨主要消费领域分布
依据成因的不同，不同学者提出了不同类型的石墨矿床，赵东甫（1986）划分为霞石正长岩中的石墨矿床、混合花岗岩中的石墨矿床、矽卡岩中的石墨矿床、结晶片岩中的层状石墨矿床、结晶片岩中的脉状石墨矿床以及煤层中的石墨矿床。冯本智（2007）划分为区域变质型、接触变质型、热液脉状、矽卡岩型、混染同化型和接触变质型石墨矿床6类。刘剑（2017）将石墨矿床划分为深变质矿床、浅变质矿床、接触变质矿床、重熔花岗岩型矿床和伟晶岩型矿床5种类型。总的来说，可以将石墨矿床划分为区域变质型石墨矿床、接触变质型石墨矿床和岩浆热液型石墨矿床3种类型（王家昌等，2013；李超等，2015）。1）区域变质型石墨矿床:主要产出晶质石墨，如黑龙江柳毛和山东南墅石墨矿等。一般来说，其含矿地层比较古老，以含碳质黏土岩-中基性火山岩-碳酸盐岩为原岩，经历了强烈的区域变质作用，原岩中的有机质发生脱氧、脱氢、结晶形成石墨，主要赋存在元古宇孔兹岩系中。变质时代主要为中条期、晋宁期和加里东期，形成石墨的温度-压力范围较宽，其变质程度从片岩相、角闪岩相到麻粒岩相均有（张清平等，2011；柴静等，1992；莫如爵等，1989）。该类型石墨矿床占我国已知石墨矿床的84％，主要分布于黑龙江、江西、四川、陕西、山东和内蒙古等地。从大地构造背景来看，主要集中在佳木斯地块、华北地台、扬子地台和华夏地块。区域变质石墨矿床的形成并非是一蹴而就的，通常会持续很长的时间，刘平华等（2011）对南墅石墨矿中的变质锆石U-Pb年龄测定，主要集中在1900~1850Ma和1840~1820Ma，分别代表荆山群富铝片麻岩峰期高压麻粒岩相的变质时代和峰后中低压麻粒岩相的退变质时代，与石墨共生的黄铁矿的Re-Os年龄为（1779±25）Ma，由此可见其变质作用不同阶段发生的时代。在中国区域变质型石墨矿床中，混合岩化作用十分常见，主要表现为重结晶、局部重熔和交代作用，重熔分异作用产生一些变斑晶和长英质脉体。在此过程中，部分组分在混合岩化过程中发生运移和聚集，长石、石英等造岩矿物发生伟晶化，石墨鳞片也随之越来越粗大。中国已发现一些粗鳞片比例较高的矿床，如河南背孜、山东南墅等，都与混合岩化作用有关。重熔分异产生的长英质脉体，为石墨重结晶提供了有利条件，从而使整个矿床的石墨粗鳞片比例大为提高。区域变质型石墨矿床受到混合岩化作用，石墨发生重结晶的过程与岩浆热液型石墨矿床的形成机理相似。因此，在区域变质型石墨矿床中，往往出现岩浆热液型矿床的一些特征（李超等，2015）。2）接触变质型石墨矿床:主要产出隐晶质石墨，以煤层或富有机质泥岩为原岩，受岩浆热作用影响发生石墨化而形成。印支—燕山期岩浆侵入为煤的石墨化带来热能，岩体性质一般为酸性或中酸性花岗岩、闪长岩，酸性岩浆稠度高，不易流动，有利于热量的保存并长期作用；此外，酸性岩浆富含的氟和硼等挥发性气体，还可起到催化剂效果。成矿时代从晚古生代石炭纪、二叠纪至中生代侏罗纪，北方以侏罗纪和石炭纪为主，南方以二叠纪为主；含矿层位北方以石盒子组、大酱缸组和二道梁子组为主，南方主要为斗岭组、龙潭组、测水组和童子岩组煤系地层（颜玲亚等，2018；曹代勇等，2020）。含煤岩系中岩石发生不同程度的重结晶、角岩化、矽卡岩化和硅化（莫如爵等，1989）。常见的变质矿物有红柱石、蓝晶石、堇青石、黑云母和绿泥石等，以红柱石最为发育，具有重要的指相意义，该类型矿床变质程度一般为绿片岩相或角闪岩相，例如我国北方的神树石墨矿床，主要发育红柱石、堇青石、云母和绿泥石，可分出红柱石-堇青石角岩带、云母板岩带和绿泥石-云母板岩带；我国湖南鲁塘石墨矿床主要发育红柱石、堇青石、蓝晶石及电气石等变质矿物，这些矿物的分带具有鲜明的规律性（莫如爵等，1989；王路等，2020）。该类型矿床约占已知石墨矿床的17.9％，主要分布在环太平洋活动大陆边缘和华南褶皱带，如湖南、福建、吉林等地。3）岩浆热液型石墨矿床:主要由岩浆侵入带来的高温、高压条件，导致富有机质岩石中的有机质发生变质形成石墨，地层沉积时代为志留纪—石炭纪，主要集中在中亚大陆活动带，典型矿床如新疆奇台县苏吉泉和黄羊山石墨矿（张国新等，1996），该矿位于新疆克拉麦里山北麓东准噶尔优地槽褶皱带，以紧闭的线型褶皱和逆冲断裂为主，苏吉泉花岗岩体沿着克拉麦里断裂侵入，导致石炭纪地层中富有机质岩石在高温、高压下发生变质形成石墨，固定碳含量一般为2.50％~8.78％。产出的矿石类型独特，其中的球状石墨为世界罕见（白建科等，2018）。全球石墨资源分布较为广泛，主要分布在土耳其、巴西、中国、印度、墨西哥、俄罗斯、乌克兰、加拿大和澳大利亚等国，遍及亚洲、欧洲、非洲、美洲和大洋洲。美国地质调查局数据显示，截至2016年，世界石墨储量增加到2.5×108t，其中土耳其、巴西和中国占全球总储量的85％以上，中国石墨储量5500×104t，占全球总储量的22％。2018年，我国石墨资源储量达到7300×104t，占全球总储量的24.33％（USGS，2020）。由此可见，我国是石墨资源大国，相对于其他国家，我国石墨供应量远大于需求量，这也是导致我国石墨每年大量出口的一个重要原因。自2002年以来，我国石墨矿的出口一直占据世界首位，2012年，我国隐晶质石墨的产量位居世界第一，占世界总产量的89％，已经成为世界隐晶质石墨的主产地，2013年，世界68％的石墨资源均由中国出口，其次为印度和巴西。印度、韩国、墨西哥、奥地利和中国等国家为主要隐晶质石墨产地，大多数国家只产出一种类型的石墨，只有中国等少数几个国家产出两种类型的石墨。截至2020年，中国成为世界上最大的石墨产出国，占世界总出口量的62％。我国石墨矿生产约40％为隐晶质石墨，60％为鳞片状石墨（USGS，2020）。我国石墨矿资源丰富，为我国石墨产业的可持续发展提供了保障，石墨产量居世界首位。由于我国石墨产品附加值低、生产技术落后以及产业规模化较小等原因，中国作为全球第一大出口国却并没有获得一定的经济利益（陈婷芳，2016）。虽然近十几年来晶质石墨的产量总体呈上升趋势，煤系石墨的产量相对减少，但煤系石墨在市场上的主导地位在短时间内不会动摇。由于煤系石墨与煤层宏观特征极其相似，且难以区分，产业组织松散及缺乏相关政策的管理和引导，造成资源“高进低出”，限制了资源的合理利用和开发（安彤，2018；陈婷芳，2016）。
图 世界石墨资源2002—2013年生产量占比图（据安彤，2018）
我国是少数几个同时赋存有晶质石墨和隐晶质石墨资源的国家，据《全国矿产资源储量通报》（2018）资料统计，截至2018年底，全国石墨查明资源储量53782.09×104t，其中晶质石墨43740.58×104t、隐晶质石墨（煤系石墨）10041.51×104t。赋存隐晶质石墨资源储量前三位的省（区）分别是内蒙古、湖南和吉林。我国煤系石墨资源分布呈现出“东多西少，南多北少”的特征，这与我国煤炭资源赋存规律和大地构造环境密切相关（曹代勇等，2020）。表 全国隐晶质石墨资源储量统计（截至2018年底）
图 各省（区）隐晶质石墨查明资源储量占比（据自然资源部，2019数据编制）
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注：本文来源于地矿课堂、本文节选自《煤系石墨成矿机理与赋存规律》，曹代勇等著，转载请注明来源，业务、合作请加微信18703151010（同电话）
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