Как образуется графит — геологическое происхождение и глобальное распространение природного графита

Природный чешуйчатый графит — это не синтетический промышленный продукт, а ценный минерал, оставленный человечеству Землей на протяжении своей долгой геологической истории. Образование природного графита является результатом сложных метаморфических процессов, которым подвергаются углеродсодержащие осадочные пласты на протяжении сотен миллионов лет под совместным воздействием тектонических движений, высоких температур и давления, а также магматической гидротермальной активности. Как производитель природного чешуйчатого графита, обладающий более чем 30-летним глубоким опытом работы в графитовой отрасли, мы рассматриваем процесс образования и особенности глобального распространения природного графита с геологической точки зрения.

Формирование природного графита тесно связано с основным процессом «углеродистого осаждения — метаморфической кристаллизации». Геологи считают, что источники углерода в графитовых месторождениях делятся на две основные категории: в подавляющем большинстве месторождений углерод происходит из органического вещества, отложившегося в древних океанах или озёрах (например, остатки водорослей и планктона), которое было погребено и сохранилось в восстановительных условиях; другая категория связана с углеродом в магме, происходящей из глубокой мантии Земли. Независимо от источника, эти углеродсодержащие материалы должны пройти «испытание» геологическими процессами — во время орогенетических событий углеродсодержащие осадочные слои глубоко зарываются и подвергаются региональному метаморфизму. По мере постепенного повышения температуры и давления атомы углерода в течение огромных геологических времен перестраиваются в шестиугольную слоистую кристаллическую структуру, в конечном итоге образуя природный чешуйчатый графит.

Исходя из различий в условиях образования и геологическом контексте, месторождения природного графита можно разделить на четыре основных генезисных типа.

Местные метаморфические графитовые месторождения являются наиболее распространёнными и обладают наибольшей промышленной ценностью. Эти месторождения сформировались в складчатых поясах в пределах докембрийской континентальной коры. Углеродсодержащие осадочные слои подверглись глубокому метаморфизму под воздействием региональных тектонических движений, а также высоких температур и давления, в результате чего углерод кристаллизовался в чешуйчатый графит. Рудные тела, как правило, имеют слоистую или линзовидную форму, как это наблюдается в таких известных графитовых месторождениях, как Люмао в провинции Хэйлунцзян и Наньшу в провинции Шаньдун. Наш природный чешуйчатый графит относится к этому типу генезиса; он отличается высокой целостностью чешуек и превосходной кристалличностью, что делает его пригодным для применения в высокотехнологичных областях, таких как производство огнеупорных материалов и анодов для аккумуляторов.

Метаморфические месторождения графита контактного типа образуются в результате термического контактного метаморфизма угленосных пластов, вызванного магматическими интрузиями. Углеродсодержащие осадочные породы (угольные пласты, нефтяные и газовые коллекторы и т. д.) подвергаются метаморфизму под термическим воздействием магмы; углерод кристаллизуется, но образует очень мелкие кристаллы, что зачастую приводит к образованию криптокристаллического графита (землистого графита). Графитовый рудник Лутанг в провинции Хунань является типичным примером этого типа.

Магматические (ассимиляционного типа) графитовые месторождения образуются, когда магма, поднимаясь, ассимилирует углеродсодержащие пласты и проникает в них; углерод накапливается внутри магмы и кристаллизуется при остывании. Руда в этих месторождениях содержит кристаллический графит, часто имеющий сферическую или нерегулярную форму, в сопровождении сульфидов металлов. К этой категории относится графитовый рудник Хуаняншань в Синьцзяне.

Гидротермальные графитовые месторождения образуются в результате кристаллизации углеродсодержащих гидротермальных флюидов, заполняющих разломы и трещины. Кристаллы графита в этих месторождениях, как правило, относительно крупные и обладают высокой чистотой, однако запасы невелики, и они в основном встречаются в жилообразных формациях.

Не все углеродсодержащие пласты позволяют добывать высококачественный природный чешуйчатый графит. Степень и стадия метаморфизма определяют масштаб и качество графитового рудного тела. Только когда углеродсодержащие пласты подвергаются высокостепенному метаморфизму — от роговой обманки до гранулитовой фации — атомы углерода могут полностью перегруппироваться в полноценные кристаллы с гексагональной слоистой структурой, образуя природный чешуйчатый графит с крупными чешуйками и высокой кристалличностью. При более низких степенях метаморфизма образуется мелкозернистый криптокристаллический графит или полуграфит. Чем больше стадий метаморфизма и чем дольше длится этот процесс, тем выше кристалличность графита и тем лучше его качество.

Мировые месторождения графита в основном распространены в Восточной Азии и Южной Азии, Восточной Африке, Восточной и Центральной Европе, Северной Америке, Южной Америке и Океании. Китай является страной с самыми богатыми запасами графита в мире, и его совокупные запасы на протяжении многих лет занимают первое место в мире. Ресурсы природного чешуйчатого графита Китая в основном сосредоточены в Северо-Китайском блоке, на периферии блока Янцзы и в горогенетическом поясе Тяньшань-Синмэн. Создано шесть крупных баз по добыче графита, в том числе Цзиси и Луобей в провинции Хэйлунцзян, Синхэ во Внутренней Монголии и Пинду в провинции Шаньдун, на долю которых в совокупности приходится более 80 % общего объема добычи в стране. Помимо Китая, в последние годы значительных результатов в разведке графита добились страны Восточной Африки — в том числе Мозамбик, Мадагаскар и Танзания, — открыв несколько крупных месторождений графита с запасами, достигающими сотен миллионов метрических тонн; такие страны, как Бразилия, Турция и Индия, также обладают значительными запасами графита.

Природный чешуйчатый графит представляет собой кристаллический углерод, образовавшийся из древних углеродсодержащих осадочных слоев в результате геологического метаморфизма, продолжавшегося сотни миллионов лет. Региональные метаморфические месторождения обеспечивают подавляющую часть мировых запасов кристаллического графита и являются источником нашей продукции из природного чешуйчатого графита. Благодаря обильным запасам графита и развитой производственной цепочке Китай играет доминирующую роль в мировом снабжении графитом.