石墨：漆黑的外表掩盖着一颗柔然的心

石墨英文名“Graphite”是1789年由亚伯拉罕·哥特洛布·维尔纳从希腊语中选取“graph”命名的，原意为“写”，可见石墨在很早的时候便为人们所利用。

在我国，说到“墨”，大多数人可能会联想到书法、水墨画抑或诗词歌赋里的肆意江山，但这些都已经属于人工制成的墨，而非今天要介绍的主角。本期要和大家分享的是天然的矿物单质—石墨。

片状石墨集合体（藏于昆明理工大学地学博物馆）

据考古学家记载的资料推测，早在原始部落时期，人们就用石墨来进行简单的宗教活动，如占卜、做简单的记号等。石墨书写材料便捷，字迹清晰，不用加工都可以进行随意书画，在古时甚至可以作为化妆品，明代汤显祖笔下的《始兴舟中》诗中写到：“石墨画眉春色开，有人江山寄愁回”。这样的诗句让我们的眼前不禁浮现古时妇人用石墨精心描画蛾眉，如春天般娇艳的容颜在梳妆镜里满镜铺开的优美剪影。这些被刻画的历史痕迹足以证明，石墨在人类文明的发展的过程中扮演着重要的角色。

石墨与金刚石一样，都是天然产出的碳元素单质，但由于内部原子的排列方式不同，使得石墨和金刚石无论是外表，还是内在物化特性上都天壤之别，二者属于同质多象的矿物。

自然界产出的石墨纯净的很少，常夹杂其他成分（达10%-20%），如粘土、沥青、Si，Al和Fe的氧化物等。

石墨具有典型的层状结构，每层由碳原子排列成六方环状网，上层面网的碳原子对着下层面网六方环的中心，在层内原子间为共价键-金属键，层与层之间为分子键，这样的结构决定了它物理性质表现出的明显异向性。

石墨颜色为钢灰至铁黑色，条痕黑色；半金属光泽；隐晶质土状集合体的光泽暗淡。薄片具有挠性；性软，有滑感，易污手。一组极完全解理，摩氏硬度很低，为1-2，指甲（2.5）可以轻易划动。相对密度2.09-2.23，具良好的导电性。

块状石墨集合体（藏于昆明理工大学地学博物馆）

自然界中的石墨主要形成在高温环境下，常产于受强烈区域变质或接触变质的岩系，是沉积的有机碳、煤系等经过变质作用而成。石墨亦可产于成分不同的火成岩中，碳的来源常出自含碳的围岩。也见于伟晶岩脉。

石墨在工业中用途很广，用于制造冶金工业上的石墨坩埚、机械工业上的润滑剂、原子工业上作减速剂，铅笔芯、涂料、染料等，成分纯净的高碳石墨可作原子能反应堆中的中子减速剂、防辐射外壳是国防和核能工业材料的重要材料。特别是自2004年石墨烯新型材料的问世，再一次让石墨出圈在大众面前，也让石墨资源产业的市场格局发生了翻天覆地的变化。

石墨在世界上各地均有分布，甚至南极也石墨的身影，我国是世界上石墨矿床主要分布区，石墨资源主要赋存在东部环太平洋构造带和祁连－秦岭－淮阳成矿带上，储量占世界总量的77.5%，居世界首位。我国煤系石墨资源潜力巨大，己查明的煤系石墨支撑着我国每年一半以上的石墨产量，主要分布在我国东、中部，具有东多西少、南多北少的基本规律。

天然石墨集合体细节图

注：对于本文所述古时妇女所用之“石墨”（也称画眉石、黛），还存在不同认识，主要有：一是认为这些古时的称呼对应本文所述之单质矿物石墨，二是认为其为煤炭，三是认为对于这一概念，古时人们对石墨和煤炭是混为一谈的，因此二者均有“画眉石”、“黛”、“石墨”的含义。

本期展示的石墨标本作为世界岩矿标本之一，系民国初年清华大学建校初期利用“庚子赔款”定制的两套地质教学标本之一，涵盖来自世界五大洲1700余件岩石和矿物标本。许多标本采自岩石和矿物的原始命名地、经典矿区和地层剖面，有些矿床经历长期采掘后已不复存在，故而收藏的许多标本不可复得。这套标本抗战时随清华南迁，几经辗转通过国立西南联合大学留存至昆明理工大学，近乎完好得保存至今，见证了中国现代地质学科和地学教育的形成和发展历程，具有重要的科研、历史和文物价值。

撰稿：朱俊、高丹霞、申岑、王雷

科学顾问：张世涛

拍摄：杨宇晨

依托单位：昆明理工大学国土资源工程学院