石墨的形成是一个复杂的地质过程，主要涉及有机质变质和碳质沉积两种机制，具体可分为以下阶段：

一、有机成因（主要途径）

碳质沉积富集

碳元素以有机质形式（如藻类、微体古生物残骸）沉积在海底或沉积环境中，经过长期堆积形成富碳沉积层。

区域变质作用

在板块运动过程中，富碳沉积层被埋藏到地下较深处，受高温（约300℃以上）和高压（数亿年）影响，有机质发生热变质作用，逐渐转化为石墨。

煤层变质

部分煤层在高温下可部分转化为石墨，这是煤化作用的高级阶段。

二、无机成因（次要途径）

火成岩原生矿物

极少数石墨是火成岩（如橄榄岩、辉长岩）的原生矿物，形成于地球早期岩浆活动期间。

陨石来源

陨石中也可能含有石墨，通常以团块状多晶集合体形式存在。

三、结构与性质

晶体结构：

石墨由层状石墨烯组成，每层碳原子以六边形排列呈蜂巢结构，层间存在微弱范德华力。

物理性质：石墨是自然界最稳定的碳形态，导电性良好但导热性较差，且硬度较低。

四、其他说明

分布与产地：天然石墨主要分布于大理岩、片岩、片麻岩等变质岩中，中国黑龙江鸡西市柳毛、美国纽约Ticonderoga等地有著名矿床。

工业应用：石墨广泛应用于铅笔芯、电极、润滑剂等领域，高温下可转化为金刚石。

通过以上过程，石墨在地球内部经过数百万年形成，成为重要的工业原料和天然矿物。