淺談石墨的成因及用途

宋世杰 葛鈞 李新鳳 馬俊鵬 張云龍（山東省第七地質礦產勘查院）

一、石墨概述

石墨是一種重要的非金屬礦產資源。其名字源于希臘文“graphein”，意為“用來寫”，由德國化學家和礦物學家A. G. Werner 于1789命名。

石墨是元素碳的一種同素異形體，每個碳原子的周邊連結著另外三個碳原子，以共價鍵結合，構成共價分子。由于每個碳原子均會放出一個電子，那些電子能夠自由移動，因此石墨屬于導電體。石墨質軟，黑灰色；有油膩感，硬度為1～2，沿垂直方向隨雜質的增加其硬度可增至3～5，比重為1.9～2.3，在隔絕氧氣條件下，其熔點在3000℃以上，是最耐溫的礦物之一。

二、礦石特征

石墨為鐵黑色、鋼灰色，強金屬光澤，透射光下不透明，反射光下呈淺棕灰色。呈鱗片狀、自形晶，分散于脈石礦物(主要是石英、黑云母)之間，多數呈定向排列，少部分定向地分布在脈石礦物的節理裂隙中。脈石礦物顆粒粗大，其周圍的石墨鱗片片徑也大，一般靠近偉晶巖脈附近石墨鱗片片徑較大些。在花崗偉晶巖形成時，石墨鱗片有可能再次結晶。含量一般1%～5%。

三、石墨的成因和產狀

石墨是在高溫下形成的，石墨的變質礦床，系由富含有機質或碳質的沉積巖經區域變質作用而成。以山東省魯西變質巖及變質作用為例，隨著國內外同位素元素測試技術的改進，魯西山區早前寒武紀各種地質體在地質年代獲得大量的數據，數據顯示，泰山巖群形成于2850Ma之前，在大于2850Ma期間，魯西地塊處于拉張狀態，發生類似如裂谷作用的斷裂，形成面積廣泛的海盆地，在2800Ma期間，沿裂谷內某些斷裂，先是噴溢來自地幔的超鎂鐵質熔巖——科馬提巖，繼而噴發、噴溢基性低鉀拉斑玄武巖及基性火山凝灰巖。2700Ma前后，上述火山沉積巖開始進入閉合階段，經受阜平運動的變質、變形強烈改造。2600Ma前后，地殼發生第一次固化。2600Ma以后，進入五臺旋回，魯西地區地幔熱流溫度下降，綠簾角閃巖相變質代替了角閃巖相變質，EW向擠壓持續進行，循此NW向虛弱帶，中天門期輝長閃長巖侵位，進一步吞噬了泰山巖群。上述各種地質事件一直持續到2500Ma。后來完成第二次固結，經歷了呂梁運動的早期和晚期。約在1900Ma，又出現低綠片巖相變質。至此結束了魯西地區早前寒武紀地質演化史。[1]

本區變質巖位于魯西泰山一帶，巖石均達到角閃巖相，推測變質主要形成于2850Ma期間，后經多次疊加而成。

四、石墨的特性及用途

石墨是一種特殊的非金屬材料，兼有金屬的優良性能，石墨可供利用的性能有：涂敷性、潤滑性、耐高溫、耐腐蝕、可塑性、導熱性、導電性、化學穩定性及在高溫情況下所具有特殊的抗熱性。石墨礦的開發利用對工業發展具有重要意義。

石墨廣泛用于冶金工業的高級耐火材料與涂料、軍事工業火工材料安定劑、輕工業的鉛筆芯、電氣工業的碳刷、電池工業的電極、化肥工業催化劑等。鱗片石墨經過深加工，又可生產出石墨乳、石墨密封材料與復合材料、石墨制品、石墨減磨添加劑等高新技術產品，成為各個工業部門的重要非金屬礦物原料。

結論

我國石墨資源十分豐富，資源儲量居世界第一。山東是我國晶質石墨礦床主要產地之一。隨著科學技術的不斷發展，石墨的應用會越來越廣泛。

[1]曹國權.魯西早前寒武紀地質［M］.北京：地質出版社，1996.