地理知识 | 石英，石中之英
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今天我们讲
石 英
石中之英
它们既是组成坚固岩石的一份子
又能形成华丽的水晶
还能化为细碎的砂粒
▲ 嵩山，直立的石英岩层与尖棱褶皱形成立壁千仞的景观。（供图 / 河南嵩山国家地质公园，图自《中国国家地理》2004年06月）
无处不在
2氧+1硅
矿物中最简单的组合之一
这对组合的结晶就是石英
在地壳中，石英族矿物的比重达12.6％
几乎在各种地质作用下都能形成
是主要造岩矿物之一
▲ 二氧化硅晶体结构示意图
图自《中国国家地理》2013年10月
石英族矿物的化学成分都是二氧化硅，只是在每种石英族矿物的晶体中，各个硅氧四面体之间连接的角度不同，导致它们的晶体结构、物理性质有所差异。我们一般说的“石英”，其实是指石英族矿物中最常见的α-石英。
石英的各种形态，源自不同的形成条件。比如，同样是从酸性火山岩里结晶出来，但结晶时温度的不同，就有了α-石英、β-石英、鳞石英之分。
群“英”争艳
自然界中的石英晶体
大小不同，颜色各异
如果晶体颗粒个头大到肉眼能看出来
称为“显晶质石英”，比如各种水晶
如果晶体颗粒细小到要借助显微镜才能看到
称为“隐晶质石英”，比如玛瑙、玉髓
▲ 墨晶
图自123rf.com.cn
质地纯净、晶莹透亮的大块石英晶体
一般被称为水晶
因为水晶晶体的内部结构均匀
在光照下折射、反射光线总是整齐划一
因此又亮又透明
以离子形态混入水晶的微量元素
则赋予了水晶各种色彩
含铁、锰、钛的紫水晶
含铁的黄水晶
含钛的浅玫瑰色粉晶
含镭的烟晶、茶晶、墨晶
水晶中、肉眼可见的矿物杂质“包裹体”
虽破坏了水晶的纯净
却造就了独特的水晶形态
如含毛发状包裹体的“发晶”
含不规则形状包裹体的“幽灵水晶”
▲ 一粒产自淖毛湖的玛瑙，混进了几颗葡萄干中，你能看出来吗？（摄影／张超，图自《中国国家地理》2013年10月）
玛瑙几乎啥颜色的都有
而且每块玛瑙的剖面上
都有一圈圈不同颜色的同心环状条带
▲ 玛瑙
图自123rf.com.cn
玛瑙大多在岩石空洞中形成
一层层的条带
像年轮一样记录了它在洞壁上的生长过程
每次进入空洞的矿物成分发生改变
这一圈的颜色就会随之变化
▲ 蛋白石戒指
图自123rf.com.cn
蛋白石又音译为“欧泊”
是一类含水的二氧化硅胶凝体
蛋白石是没有固定晶体形态的“非晶质”
严格来说，不属于石英族矿物
但正是摆脱了晶体结构的桎梏
蛋白石的外观、色彩十分多样
蛋白石
由直径不到1微米的方石英雏晶和吸附水组成
这些吸附水会缓慢流失
导致蛋白石内部常常出现裂隙
使光线发生衍射、干涉，形成“变彩”
石英的归宿
在风、水、冰川等外力的长期作用下
岩石中的石英会逐渐破碎
变成一粒粒细小的沙子
其他常见矿物比石英更没“抵抗力”
在风化中会变成颗粒更小的黏土矿物
因此自然界的砂粒
（地质学定义为直径0.07毫米~2毫米之间）
多以石英族矿物为主
▲ 拍自西沙群岛的西沙洲（摄影／马宏杰，图自《中国国家地理》2013年01月）
海岸边，海浪日复一日地冲刷
部分矿物在海水中溶解
而性质稳定的石英则留了下来
形成了沙滩的中坚力量
在沙漠地区，强烈的昼夜温差和狂风吹打
大块岩石不断破碎分解
碎屑中过于细小的颗粒会被风吹到远方
最终留在沙漠里的主要是石英砂粒
▲ 2001年国际现代琉璃艺术展展品，作者是美国的保罗·史坦卡。（图自《中国国家地理》2004年05月）
工业上利用石英
一般是把它们磨成各种规格的“石英砂”
金属材料、塑料和涂料加入石英砂可改善性能
玻璃、陶瓷制品以石英砂为主料
砂纸就是在硬质纸张表面粘上一层石英砂
石英表则利用了石英晶体的“压电效应”
即对一小块石英施加电场
会在石英的表面产生压力
使它发生细微变形和振动
只要有电池供电
石英晶体就会保持有规律的振动
每秒钟的振动次数几乎完全一样
从而起到计时作用
但天然石英混有杂质
会影响石英的正常振动
所以石英表一般用人造石英晶体
思 考
你还知道哪些石英的小知识？
内容来自：
《博物》2016年05月
撰文／杨帅斌
责任编辑／董子凡 实习编辑／杨帅斌
微信编辑、排版 / 小肉
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