石墨：漆黑的外表掩蓋著一顆柔然的心

石墨英文名“Graphite”是1789年由亞伯拉罕·哥特洛布·維爾納從希臘語中選取“graph”命名的，原意為“寫”，可見石墨在很早的時(shí)候便為人們所利用。

在我國，說到“墨”，大多數(shù)人可能會聯(lián)想到書法、水墨畫抑或詩詞歌賦里的肆意江山，但這些都已經(jīng)屬于人工制成的墨，而非今天要介紹的主角。本期要和大家分享的是天然的礦物單質(zhì)—石墨。

片狀石墨集合體（藏于昆明理工大學(xué)地學(xué)博物館）

據(jù)考古學(xué)家記載的資料推測，早在原始部落時(shí)期，人們就用石墨來進(jìn)行簡單的宗教活動，如占卜、做簡單的記號等。石墨書寫材料便捷，字跡清晰，不用加工都可以進(jìn)行隨意書畫，在古時(shí)甚至可以作為化妝品，明代湯顯祖筆下的《始興舟中》詩中寫到：“石墨畫眉春色開，有人江山寄愁回”。這樣的詩句讓我們的眼前不禁浮現(xiàn)古時(shí)婦人用石墨精心描畫蛾眉，如春天般嬌艷的容顏在梳妝鏡里滿鏡鋪開的優(yōu)美剪影。這些被刻畫的歷史痕跡足以證明，石墨在人類文明的發(fā)展的過程中扮演著重要的角色。

石墨與金剛石一樣，都是天然產(chǎn)出的碳元素單質(zhì)，但由于內(nèi)部原子的排列方式不同，使得石墨和金剛石無論是外表，還是內(nèi)在物化特性上都天壤之別，二者屬于同質(zhì)多象的礦物。

自然界產(chǎn)出的石墨純凈的很少，常夾雜其他成分（達(dá)10%-20%），如粘土、瀝青、Si，Al和Fe的氧化物等。

石墨具有典型的層狀結(jié)構(gòu)，每層由碳原子排列成六方環(huán)狀網(wǎng)，上層面網(wǎng)的碳原子對著下層面網(wǎng)六方環(huán)的中心，在層內(nèi)原子間為共價(jià)鍵-金屬鍵，層與層之間為分子鍵，這樣的結(jié)構(gòu)決定了它物理性質(zhì)表現(xiàn)出的明顯異向性。

石墨顏色為鋼灰至鐵黑色，條痕黑色；半金屬光澤；隱晶質(zhì)土狀集合體的光澤暗淡。薄片具有撓性；性軟，有滑感，易污手。一組極完全解理，摩氏硬度很低，為1-2，指甲（2.5）可以輕易劃動。相對密度2.09-2.23，具良好的導(dǎo)電性。

塊狀石墨集合體（藏于昆明理工大學(xué)地學(xué)博物館）

自然界中的石墨主要形成在高溫環(huán)境下，常產(chǎn)于受強(qiáng)烈區(qū)域變質(zhì)或接觸變質(zhì)的巖系，是沉積的有機(jī)碳、煤系等經(jīng)過變質(zhì)作用而成。石墨亦可產(chǎn)于成分不同的火成巖中，碳的來源常出自含碳的圍巖。也見于偉晶巖脈。

石墨在工業(yè)中用途很廣，用于制造冶金工業(yè)上的石墨坩堝、機(jī)械工業(yè)上的潤滑劑、原子工業(yè)上作減速劑，鉛筆芯、涂料、染料等，成分純凈的高碳石墨可作原子能反應(yīng)堆中的中子減速劑、防輻射外殼是國防和核能工業(yè)材料的重要材料。特別是自2004年石墨烯新型材料的問世，再一次讓石墨出圈在大眾面前，也讓石墨資源產(chǎn)業(yè)的市場格局發(fā)生了翻天覆地的變化。

石墨在世界上各地均有分布，甚至南極也石墨的身影，我國是世界上石墨礦床主要分布區(qū)，石墨資源主要賦存在東部環(huán)太平洋構(gòu)造帶和祁連－秦嶺－淮陽成礦帶上，儲量占世界總量的77.5%，居世界首位。我國煤系石墨資源潛力巨大，己查明的煤系石墨支撐著我國每年一半以上的石墨產(chǎn)量，主要分布在我國東、中部，具有東多西少、南多北少的基本規(guī)律。

天然石墨集合體細(xì)節(jié)圖

注：對于本文所述古時(shí)婦女所用之“石墨”（也稱畫眉石、黛），還存在不同認(rèn)識，主要有：一是認(rèn)為這些古時(shí)的稱呼對應(yīng)本文所述之單質(zhì)礦物石墨，二是認(rèn)為其為煤炭，三是認(rèn)為對于這一概念，古時(shí)人們對石墨和煤炭是混為一談的，因此二者均有“畫眉石”、“黛”、“石墨”的含義。

本期展示的石墨標(biāo)本作為世界巖礦標(biāo)本之一，系民國初年清華大學(xué)建校初期利用“庚子賠款”定制的兩套地質(zhì)教學(xué)標(biāo)本之一，涵蓋來自世界五大洲1700余件巖石和礦物標(biāo)本。許多標(biāo)本采自巖石和礦物的原始命名地、經(jīng)典礦區(qū)和地層剖面，有些礦床經(jīng)歷長期采掘后已不復(fù)存在，故而收藏的許多標(biāo)本不可復(fù)得。這套標(biāo)本抗戰(zhàn)時(shí)隨清華南遷，幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)通過國立西南聯(lián)合大學(xué)留存至昆明理工大學(xué)，近乎完好得保存至今，見證了中國現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)科和地學(xué)教育的形成和發(fā)展歷程，具有重要的科研、歷史和文物價(jià)值。

撰稿：朱俊、高丹霞、申岑、王雷

科學(xué)顧問：張世濤

拍攝：楊宇晨

依托單位：昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院