石英

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石英
基本资料
类别硅酸盐
化学式二氧化硅- SiO2
施特龙茨分类4.DA.05
戴纳矿物分类75.1.3.1
晶体空间群偏形三方晶系
赫尔曼-摩根标记:32
空间群: P3121
晶胞a = 4.9133; c= 5.4053 Å; Z = 3
性质
分子量60.08 u
颜色无色(若无杂质),白色及其他颜色
晶体惯态晶体常呈六角柱状
晶系三方晶系
解理不明显 {1011}差
断口贝壳状
韧性/脆性易碎
摩氏硬度7
光泽玻璃光泽
条痕白色
透明性透明至不透明
比重2.65
光学性质Uniaxial (+)
折射率nω = 1.543 - 1.545 nε = 1.552 - 1.554
双折射+0.009
多色性
熔点1650 (±75)
溶解度不溶于水
其他特征压电性
主要品种
玉髓任何结晶状的石英
玛瑙多种颜色,半透明至透明
碧玉不透明玉髓
虎眼石金至红褐色石英
紫水晶紫色,透明
黄水晶黄至褐色,黄绿色

石英(英语:quartz)是大陆地壳数量第二多的矿石,仅次于长石[1],其晶体结构是SiO4-四面体)的连续框架,其中每个氧在两个四面体之间共享,得到SiO2的总化学式,石英的种类有很多,无色全透明的石英称为水晶。有一些被做为半宝石使用,自古以来石英被广泛用作制作珠宝和硬石雕刻,尤其在欧洲和中东地区。纯净的石英能够让一定波长范围的紫外线、可见光和红外线通过,具有旋光性压电效应电致伸缩等性质。石英的完整晶体产于岩石晶洞中,块状的产于热液脉矿中,粒状的则是花岗岩片麻岩砂岩等各种岩石的重要组成部分,石英晶体也可用人工方法生长。

种类(依微结构)[编辑]

虽然许多品种名称历史上源自矿物的颜色,目前的科学命名方案主要是指矿物的微观结构。 颜色是隐晶性矿物的次要标识符,虽然它是宏观品种的主要标识符。

主要的石英类型
类型 颜色与描述 透明度
水晶 无色。 全透明
紫水晶 紫色。 透明
黄水晶 黄色至红橙色至棕色、绿黄色。 透明
玉髓 玉髓为石英及摩根石的混和物。颜色普遍为白色或较浅的的颜色,否则会以其他名称称之。 红橙色的玉髓
红玉髓 红橘色的玉髓。 透明
玛瑙 颜色多样,为带状的玉髓。 透明至半透明
缟玛瑙 带状条纹较平直且平行一致玛瑙。
碧玉 不透明的玉髓,颜色多为红到褐色。 不透明
砂金石 含有细小内含物(多为云母)的透明玉髓。
虎眼石 纤维状的石英晶体,颜色从金黄到红褐色。
钛晶 含有针状金红石之水晶。
含蓝线石水晶 含有蓝线石之水晶。
烟水晶 棕色到灰色。 透明到接近不透明

种类(依颜色)[编辑]

石英晶体展示透明

纯石英传统上被称为岩石水晶或透明石英,是无色的透明或半透明的,并且经常被用于硬石雕刻英语Hardstone carving,如Lothair水晶。石英含有杂质时颜色不一,无色透明的晶体称水晶,乳白色的称乳石英,浅红色的称蔷薇石英,紫色的称紫水晶,黄褐色的称烟晶、茶晶,黑色的则称墨晶。

石英类型之间最重要的区别是大粒晶体(肉眼可见的单个晶体)和微晶隐晶英语Cryptocrystalline品种(仅在高放大率下可见的晶体聚集体)。隐晶变体是半透明的或大部分不透明的,而透明变体倾向于是大粒晶体的。玉髓是二氧化硅的隐晶形式,由石英和其单斜晶多晶型莫甘石英语Moganite的细小共生体组成[2]。石英的其他不透明宝石品种或包括石英的混合岩石,通常包括对比带或颜色图案,是玛瑙红玉髓缟玛瑙血石英语Heliotrope (mineral)碧玉

基质上的紫水晶

紫水晶[编辑]

紫水晶(Amethyst)为石英中常见的种类,颜色从浅到深的紫色或是黯淡紫。主要产地有巴西、墨西哥、乌拉圭、俄罗斯、法国、纳米比亚以及摩洛哥。有时候可以见到紫水晶和黄水晶生长在同一晶体中,此种晶体被称为紫黄晶(Ametrine),通常紫水晶常形成于含铁较高地方。

黄水晶,产于巴西

黄水晶[编辑]

黄水晶(Citrine),又称黄晶,由于杂质含铁的关系,颜色从淡黄至褐色。自然的黄水晶非常稀少,大部分市面上常见的黄水晶多为热处理过的紫水晶或是烟水晶。[3]

粉晶簇 (尺寸: 3.4 x 3.1 x 1.9 cm)

粉晶[编辑]

粉晶(Rose quartz),颜色从淡粉红色到玫瑰红。会造成此种颜色主要为铝和磷取代部分硅的位置。[4]

烟水晶,来自阿尔皮斯山

烟水晶[编辑]

烟水晶(Smoky quartz),又称烟晶和茶水晶,颜色从半透明灰色一直到全透明的灰褐色都有,有的甚至为黑色,不透明黑色者中文又称墨晶。 其颜色是由于含有极微量放射性元素(镭)所引起的[来源请求],因为γ辐射的关系,导致晶体含有少量的铝,辐射使得晶格中Si4+被Al3+取代,在[AlO4]-群组中会将电子转移到相邻的一价阳离子(通常为Li+)形成[AlO4/Metal0]0的色心[5]

乳石英[编辑]

乳石英(Milky quartz),从透明到不透明即颜色呈乳白色的石英。其颜色是由于含细小分散的气态或液态包裹体所致。显著的乳白色或奶油色,得自其充满气体和液体气泡的内含物。产状为六方体带金字塔形的末端棱柱形。通常呈块状产出,见于各种石英脉中和石英岩中。

白水晶[编辑]

白水晶(Rock crystal, Clear quartz),主要为没有颜色结晶体的石英,广泛出产于中国,巴西等地。

用途[编辑]

  • 石英粉可以做为有效的金属抛光剂,常应用于研磨机喷砂机中。
  • 半导体产业重要的原料之一,作为硅晶圆的原料。将石英与焦炭混合后,在电弧炉加热下即生成粗硅;盐酸氯化,并经蒸馏后,制成了高纯度的多晶硅,其纯度高达99.9999%。
  • 石英石中的辐射量也是测定地质年份的方法之一。
  • 石英粉结合树脂可以打造的人造石,是目前市面上商业厨具台面的主流。
  • 玻璃及生产耐火砖(硅砖)的制作材料,通常使用石英含量高的岩石(如:石英砂岩等),该种岩石又称为“硅石”,其二氧化硅含量大于95%,在中国国家标准有96、97、98、98.5四个牌号。

压电效应性质[编辑]

石英晶体具有压电性能; 它们在施加机械应力时产生电势。早期使用这种石英晶体的性质是在留声机拾音器。当今石英最常见的压电应用之一是晶体振荡器英语Crystal oscillator石英钟是使用这种矿物的熟悉的设备。石英晶体振荡器的谐振频率透过机械加载而改变,并且该原理用于非常精确地测量石英晶体微量天平英语Quartz crystal microbalance薄膜厚度监视器英语Thin-film thickness monitor中的非常小的质量变化。

产区[编辑]

石英产区分布图

水晶的重要出产地有巴西乌拉圭俄罗斯乌拉尔山印度尼泊尔马达加斯加美国墨西哥中国个别省区也有水晶产出。[来源请求]

另见[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ Anderson, Robert S.; Anderson, Suzanne P. Geomorphology: The Mechanics and Chemistry of Landscapes. Cambridge University Press. 2010: 187 [2017-03-09]. (原始内容存档于2017-02-26). 
  2. ^ Heaney, Peter J. Structure and Chemistry of the low-pressure silica polymorphs. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 1994, 29 (1): 1–40 [2017-03-11]. (原始内容存档于2011-07-24). 
  3. ^ Citrine 页面存档备份,存于互联网档案馆. Mindat.org (2013-03-01). Retrieved 2015-12-07.
  4. ^ Rose Quartz 页面存档备份,存于互联网档案馆. Mindat.org (2013-03-01). Retrieved 2015-12-07.
  5. ^ O'Brien, M.C.M. The structure of the colour centres in smoky quartz.. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1955, 231 (1186): 404–414 [2019-05-02]. doi:10.1098/rspa.1955.0183. (原始内容存档于2019-05-02). 

外部链接[编辑]

延伸阅读[编辑]

[在维基数据]

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