Le graphite naturel se subdivise en trois grandes variétés en fonction de sa granulométrie et de son utilisation dans différents marchés :

Le graphite macrocristallin ou graphite en paillettes (nom commercial) est une variété de graphite dont le diamètre des feuillets varie de 0,1 mm à 2,5 cm. Cette variété est présente dans les roches métamorphiques, principalement les schistes à quartz et mica, les paragneiss, les gneiss quartzofeldspathiques, les marbres et les quartzites.

Le graphite microcristallin ou graphite amorphe (non commercial) est une variété de graphite d’aspect massif dont les cristaux ne sont pas visibles à l’œil nu, mais seulement au microscope. C’est un graphite gris-noir comparativement au gris lustré métallique des variétés macrocristallines. La taille des feuillets de graphite varie de 10 à 50 microns (1 mm = 1000 microns). Cette variété de graphite est principalement associée à des roches moins métamorphisées, soit des mudstones ou des shales.

Le graphite en veine ou graphite cristallin en blocs (nom commercial) résulte du remplissage de fractures qui affectent les roches métamorphiques. Cette variété de graphite se présente sous la forme de gros cristaux lamellaires ou de cristaux imbriqués en forme d’aiguilles. Les dimensions des feuillets de graphite sont très variables, soit entre 50 microns et 3 cm de diamètre. Le graphite en veine peut contenir 75 à 100 % de carbone graphitique (Cg). En général, les paillettes de graphite dans ces veines sont disposées presque perpendiculairement aux parois.

Les minéralisations de graphite sont associées à trois types d’environnement de mise en place des zones minéralisées :

Les zones de métasomatisme de contact (skarn) se développent au contact de roches carbonatées et de roches ignées intrusives. Le graphite résulterait de la cristallisation du carbone organique ou de la réduction du CO₂ présent initialement dans la roche (Harben et Kuzvart, 1996). On mentionne parfois dans la littérature l’existence d’un type de minéralisation « magmatique précoce » qui serait l’équivalent des zones de métasomatisme de contact.

Les veines hydrothermales sont issues de solutions postmagmatiques riches en volatils, particulièrement en CO₂. Les minéralisations hydrothermales de graphite sont généralement associées au graphite en paillettes et seraient donc le produit d’un enrichissement local en graphite (Harben et Kuzvart, 1996).

Les zones métamorphiques se forment par concentration et cristallisation du carbone durant le métamorphisme régional. Elles peuvent aussi se former par métamorphisme de contact ou par métamorphisme régional de roches sédimentaires contenant des résidus carbonés de matières organiques (bitume, charbon). Les roches encaissantes de ces minéralisations de graphite comprennent notamment des phyllites, des schistes à quartz et mica, des paragneiss, des quartzites à mica et des marbres (Harben et Kuzvart, 1996).

Outre ces trois variétés de graphite naturel, il existe une autre variété de graphite appelée graphite synthétique. De même composition que le graphite naturel, cette substance est obtenue par la cuisson entre 2600 °C et 3000 °C d’un mélange de coke de pétrole et de brai (bitume) précuit.