矿物新星——石墨

2024.08.20 中国矿业报   

　　◎  刘博文

　　石墨源于希腊文“graphein”，意为“用来写”，于1789由德国化学家和矿物学家A.G.Werner命名。我国发现和利用石墨的历史更为悠久，根据考古发现，我国早在3000多年前就用石墨书写文字。《水经注》中也有记载“洛水侧有石墨山，山石尽黑，可以书疏，故以石墨名山矣”。

　　石墨的特征与形成

　　石墨与钻石均由碳元素组成，但与璀璨、坚硬的钻石截然不同，石墨呈灰黑色，硬度低，不透明，多呈鳞片状或土状，少数为块状。但石墨具有耐高温、耐腐蚀、热传导性良好、导电性强、化学稳定性强等优点，可用于制造坩埚、电极、电刷、石墨纤维等。

　　自然界中的石墨矿床是时间与压力的杰作，是含炭质的沉积地层在构造运动的影响下，受到挤压和岩浆热液的影响发生变质作用而形成，具体可分为4种成因类型，分别为区域变质型、热液型、岩浆型和接触变质型，变质作用的程度和期次决定了石墨矿体的规模与品质。

　　区域变质型石墨矿床是最常见的一类，在构造应力和岩浆热液的影响下，沉积岩中的碳质逐渐转化为石墨。区域变质型石墨矿床常见于前寒武纪的变质地层中，以层控透镜体或层的形式出现，矿石类型主要为片麻岩型、片岩型、变粒岩型和大理岩型。

　　热液型石墨矿床是含碳质沉积岩熔融后重结晶形成的，多呈脉状充填于断裂裂隙或洞穴中，赋矿围岩常为麻粒岩和火成岩。该类矿床具有高纯度、高结晶度的特点。

　　岩浆型石墨矿床，是沉积岩中的碳质成分在岩浆同化混染作用的影响下不断聚集形成的。矿石多呈独特的球状，磁黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物为其常见的伴生矿物。

　　接触变质型石墨矿床，多为变质程度较低的含碳质沉积岩受热变质作用的影响形成的，构造背景多为拉张环境。该类矿床结晶程度较低，多为隐晶质。

　　石墨矿的分布与用途

　　石墨属于不可再生资源，在全球分布十分集中，已勘探的大、中型石墨矿多蕴藏于中国、印度、巴西、加拿大和墨西哥等国。我国石墨资源丰富，主产区为湖南、山东、内蒙古、吉林和黑龙江等地。

　　石墨因其卓越的导电性、导热性、润滑性、耐磨性、耐腐蚀性、高温耐受性和辐射防护能力，在众多领域中展现出其独特价值，是多种产品制造不可或缺的材料。在工业生产中，石墨常被用作耐火砖、坩埚以及增碳剂。近年来，在材料领域和新能源领域，石墨也同样“大放异彩”。用石墨生产的碳纤维材料，在高超声速飞行器、国际空间站、先进卫星等装备系统中被大量应用；用石墨提炼的石墨烯，作为当前已知的最轻薄、导电导热效能最优异、坚硬度最卓越的新型纳米材料，在半导体技术、柔性电子设备、生物医学应用、能源存储以及传感检测等众多领域展现出很高的应用价值；石墨还可作为锂离子电池的负极材料，制成的锂离子电池可逆容量、充放电效率和工作电压都较高。如今，古老的石墨已经成为名副其实的矿物新星。

　　（作者单位：中国地质调查局牡丹江自然资源综合调查中心）

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