石墨的地質(zhì)成因主要源于兩種過程：變質(zhì)作用和沉積作用。在變質(zhì)作用方面，當(dāng)富含碳質(zhì)的巖石，如古代的煤層或富含有機(jī)質(zhì)的頁巖，受到高溫高壓環(huán)境影響時(shí)，會(huì)發(fā)生深刻的變質(zhì)。通常情況下，地下深處的溫度可超過 300℃，壓力達(dá)數(shù)億帕斯卡，在這樣的極端條件下，碳質(zhì)材料中的化學(xué)鍵斷裂重組，碳原子逐漸排列成石墨的六邊形層狀結(jié)構(gòu)，完成從有機(jī)質(zhì)到石墨的華麗轉(zhuǎn)身。這種變質(zhì)成因的石墨多為鱗片石墨，常見于古老造山帶的變質(zhì)巖系中，像我國秦嶺山脈部分地區(qū)的石墨礦就屬此類。

沉積作用也能形成石墨，不過相對(duì)少見。在特定的海洋或湖泊環(huán)境下，死亡的生物遺體攜帶大量碳元素沉積在水底，經(jīng)過漫長地質(zhì)歲月，這些沉積物在細(xì)菌等微生物作用下，發(fā)生緩慢的分解、轉(zhuǎn)化，部分碳元素逐漸富集并結(jié)晶形成石墨。這種沉積成因的石墨一般呈細(xì)小顆粒狀，分散于沉積地層中，與其他礦物共生。總體而言，無論是變質(zhì)還是沉積，地質(zhì)作用賦予了石墨獨(dú)特的誕生方式，也決定了其分布、品質(zhì)特征，為人類利用石墨資源奠定了自然基礎(chǔ)。