中国粉体网讯 近年来随着全球新能源行业尤其是电动汽车行业的迅猛发展，锂离子电池等储能产品的需求量大增，而石墨作为各种储能产品中负极材料的核心原材料，其需求量也随之呈现急增趋势。
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石墨资源作为支撑新兴产业发展的重要原材料，市场潜力大，应用领域广，了解石墨矿的矿物特性、成矿规律、勘查进展等非常有必要。
1、石墨矿矿物学特性
石墨矿石类型主要有两大类，石墨片岩型石墨矿石、石墨变粒岩型石墨矿石。此外，还有片麻岩型石墨矿石、混合岩型石墨矿石和含石墨大理岩型石墨矿石等。
国内大部分石墨矿属于晶质鳞片状石墨矿，按其风化程度又可分为2个亚类：风化石墨矿石和原生石墨矿石。矿石矿物成分较为单一，为石墨，黑灰-银灰色，偏光镜下为烟灰色，显晶质片状或片状集合体。脉石矿物种类很多，其中石英、云母、长石占80%～90%以上。矿石类型为含石墨大理岩时，方解石为主要脉石矿物。
某大型石墨矿的原矿矿物组成及相对含量表
某大型石墨矿的原矿主要化学成分分析结果表
2、石墨矿成矿机制
通常情况下石墨为高温变质作用的产物，但也存在岩浆热液成因形成的石墨，它是从热液流体中沉淀形成的，可以没有变质作用的参与。
自然界环境中石墨的形成过程大体可以分为以下两个阶段：①碳化阶段：自然界中的植物尤其是高等植物的遗体经过一系列的物理、化学和生物作用会产生碳氢化合物（如石油和天然气等）和含碳固体残留物，随着固体残留物中绝大多数非碳组分的去除，其逐渐富集碳元素，并开始形成六方环状骨架结构，即芳香族骨架。②严格的石墨化阶段：结构上，芳香族骨架通过聚合和结构重排等方式向热力学上稳定的石墨层序结构转变，而化学成分上，经历碳化阶段之后的剩余物质进一步向纯碳相组成富集。
概括来说，石墨矿床的形成需要具备两个主要条件：①大量的碳，即碳质要富集，其是形成石墨的物源；②合适的热力学条件，例如相当高的温度等。
3、石墨矿床类型
石墨的成矿原因和石墨化程度决定了石墨的结晶形态和理化性质。按照成因的不同，石墨矿床可以分为区域变质型、接触变质型以及岩浆热液型三种。
区域变质型石墨矿床是我国主要的石墨矿床类型，占我国已知石墨矿床数量的84%。该类型石墨矿床主要赋存于前寒武纪的变质杂岩中，其岩系构造复杂，岩性多变，矿体常受沉积变质作用控制，矿石矿物主要呈鳞片状。
接触变质石墨矿床是由岩浆侵入煤系地层引起煤层接触变质而成，其中含煤岩系是形成此类矿床的物质基础和必要条件。煤层受接触变质作用形成的石墨大部分为隐晶质石墨，固定碳含量较高，湖南鲁塘就是我国最具代表性的煤系隐晶质石墨产区之一。
岩浆热液型石墨矿床的形成机理与接触变质型石墨矿床相似，均与中酸性岩浆的作用密切相关。该类型矿床主要见于我国西部的构造岩浆带中，其成矿对地质条件有一定的要求，多期构造运动与岩浆热液活动是生成该类矿床的必要条件。该类型矿床仅占我国石墨矿床的2%，而且石墨常与岩浆热液矿物共生，使得形成的矿石成分比较复杂，主要为中细鳞片石墨，矿石品位较低，一般为3%～6%。
4、石墨矿成矿规律
我国石墨资源比较丰富且分布广泛，矿床的分布总体上呈现出一定的规律性。从全国范围来看，空间上石墨资源分布呈现出“分布广泛、北多南少、东多西少、局部富集”的特征。目前已发现的石墨矿床在我国的各大主要构造单元上均有分布，但主要分布于华北、扬子两大克拉通周缘，秦岭-祁连-昆仑造山系和天山-兴蒙造山系。其中在华北克拉通的阿拉善隆起、胶北隆起、辽吉裂谷以及华北克拉通与秦祁昆造山系的结合部，扬子克拉通的康滇基底断隆、黄陵断穹等区域分布较集中。
时间上，石墨矿的赋矿地层形成时代相对较老，主要分布于新太古代至早寒武世，其中元古代时期，尤其是古元古代时期最为重要，产出了大量规模较大的石墨矿床，如黑龙江柳毛、山东南墅和张舍、湖北三岔垭等。其中北方的石墨矿多为新太古代至新元古代，南方的则多为新元古代至早寒武世，总体呈现出北方早于南方的规律。我国石墨矿的成矿时代主要集中于三个时期：晚太古代时期、早元古代时期和侏罗-早白垩时期。其中前两个成矿期主要形成区域变质型的晶质石墨矿，侏罗-早白垩时期主要形成接触变质型和岩浆热液型石墨矿。区域变质型石墨矿是石墨矿床最主要的矿床类型，我国的矿床实例众多，且分布广泛，研究程度也最高。
研究人员将晶质石墨的成矿规律概括为“构造定区、沉积控源、变质限量、热液提质”，即大地构造格局决定晶质石墨矿床的有利区分布，富有机质陆源碎屑沉积体系控制碳源供给和赋矿层位分布，变质作用程度及期次限定石墨矿体总量，混合岩化过程对矿石品质具有提质的作用。将典型的区域变质型晶质石墨矿床的成矿过程归纳为三个阶段：沉积成岩作用阶段、区域变质作用阶段和混合岩化的重结晶作用阶段。
也有研究者通过对石墨矿物学、矿石及围岩碳同位素以及矿床学的研究成果的概况，提出了“有机碳热结晶—碳硅有机热液交代”的石墨成矿模式，即石墨的形成会经历原生碳富集→高温热变质无定型碳成核结晶形成石墨核晶→碳硅有机热液氧化还原交代石墨核晶形成鳞片状晶质石墨三个阶段。
总之，目前已取得的共识都遵从早期碳源富集，之后经历变质成矿和后期热液活动改造的模式。接触变质型石墨矿床主要分布于中国东部的活动大陆边缘，常形成于早期挤压环境下的中酸性岩浆活动阶段，此类石墨矿床的产出主要与中酸性岩浆侵入活动关系密切。而仅在我国新疆地区发现的发育典型“球状石墨”团块的岩浆热液型石墨矿则与碱性花岗岩有关。
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5、国内石墨资源勘查进展
我国石墨资源成矿地质条件优越，资源潜力巨大，主要分布于黑龙江、内蒙古、四川、山西、山东、河南和新疆等省（区）。近些年来，我国各地政府加大了对石墨的勘查投入，特别是黑龙江、内蒙古和河南等。2011年以来，晶质石墨十年新增资源量为3.36亿t，约占新中国成立以来查明总量的65%。2015年以来，我国大型、超大型石墨矿床勘探成果丰硕，例如超大型矿床有黑龙江林口西北楞石墨矿床已探明碳矿物量达3500万t以上、双鸭山西沟石墨矿碳矿物量2300万t以上；内蒙古乌拉特中旗大乌淀石墨矿床探明晶质石墨碳矿物量1776万t；内蒙古阿拉善右旗查汗木胡鲁石墨矿床探明晶质石墨碳矿物量700余万t。据自然资源部发布的《2019年全国地质勘查成果通报》，新发现石墨矿产地7处（大型处、中型2处），2019年完成阶段性勘查的矿产地14处（普查11处、详查1处、勘探2处），新增推断资源量6072万t。
小结
石墨具有应用领域广泛、深加工产品附加值高、产业链长等特点。石墨的工业价值取决于石墨的结晶形态和纯度，了解石墨矿物学性质与地质成矿规律的关系，把握石墨矿床的成矿机制，有利于优化石墨资源的开发利用。我国石墨资源储量位于世界前列，生产、消费、出口等体量大，但并不是石墨资源强国。未来在石墨资源勘查、开发与利用方面还需不断探索，推动石墨产业向高端方向发展。
参考来源：
吴尧等.石墨矿选矿技术特点及应用
郭理想等.中国石墨资源及晶质石墨典型矿集区矿物学特征
张艳飞等.石墨矿床分布特征、成因类型及勘查进展
祝雯霞等.石墨资源成矿规律与浮选技术研究现状
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