地理知識 | 石英，石中之英

今天我們講

石 英

石中之英

它們既是組成堅固岩石的一份子

又能形成華麗的水晶

還能化為細碎的砂粒

▲ 嵩山，直立的石英岩層與尖棱褶皺形成立壁千仞的景觀。（供圖 / 河南嵩山國家地質公園，圖自《中國國家地理》2004年06月）

無處不在

2氧 1硅

礦物中最簡單的組合之一

這對組合的結晶就是石英

在地殼中，石英族礦物的比重達12.6％

幾乎在各種地質作用下都能形成

是主要造岩礦物之一

▲二氧化硅晶體結構示意圖

圖自《中國國家地理》2013年10月

石英族礦物的化學成分都是二氧化硅，只是在每種石英族礦物的晶體中，各個硅氧四面體之間連接的角度不同，導致它們的晶體結構、物理性質有所差異。我們一般說的「石英」，其實是指石英族礦物中最常見的α-石英。

石英的各種形態，源自不同的形成條件。比如，同樣是從酸性火山岩里結晶出來，但結晶時溫度的不同，就有了α-石英、β-石英、鱗石英之分。

群「英」爭艷

自然界中的石英晶體

大小不同，顏色各異

如果晶體顆粒個頭大到肉眼能看出來

稱為「顯晶質石英」，比如各種水晶

如果晶體顆粒細小到要藉助顯微鏡才能看到

稱為「隱晶質石英」，比如瑪瑙、玉髓

▲墨晶

圖自123rf.com.cn

質地純凈、晶瑩透亮的大塊石英晶體

一般被稱為水晶

因為水晶晶體的內部結構均勻

在光照下折射、反射光線總是整齊劃一

因此又亮又透明

以離子形態混入水晶的微量元素

則賦予了水晶各種色彩

含鐵、錳、鈦的紫水晶

含鐵的黃水晶

含鈦的淺玫瑰色粉晶

含鐳的煙晶、茶晶、墨晶

水晶中、肉眼可見的礦物雜質「包裹體」

雖破壞了水晶的純凈

卻造就了獨特的水晶形態

如含毛髮狀包裹體的「發晶」

含不規則形狀包裹體的「幽靈水晶」

▲一粒產自淖毛湖的瑪瑙，混進了幾顆葡萄乾中，你能看出來嗎？（攝影／張超，圖自《中國國家地理》2013年10月）

瑪瑙幾乎啥顏色的都有

而且每塊瑪瑙的剖面上

都有一圈圈不同顏色的同心環狀條帶

▲瑪瑙

圖自123rf.com.cn

瑪瑙大多在岩石空洞中形成

一層層的條帶

像年輪一樣記錄了它在洞壁上的生長過程

每次進入空洞的礦物成分發生改變

這一圈的顏色就會隨之變化

▲蛋白石戒指

圖自123rf.com.cn

蛋白石又音譯為「歐泊」

是一類含水的二氧化硅膠凝體

蛋白石是沒有固定晶體形態的「非晶質」

嚴格來說，不屬於石英族礦物

但正是擺脫了晶體結構的桎梏

蛋白石的外觀、色彩十分多樣

蛋白石

由直徑不到1微米的方石英雛晶和吸附水組成

這些吸附水會緩慢流失

導致蛋白石內部常常出現裂隙

使光線發生衍射、干涉，形成「變彩」

石英的歸宿

在風、水、冰川等外力的長期作用下

岩石中的石英會逐漸破碎

變成一粒粒細小的沙子

其他常見礦物比石英更沒「抵抗力」

在風化中會變成顆粒更小的黏土礦物

因此自然界的砂粒

（地質學定義為直徑0.07毫米~2毫米之間）

多以石英族礦物為主

▲拍自西沙群島的西沙洲（攝影／馬宏傑，圖自《中國國家地理》2013年01月）

海岸邊，海浪日復一日地沖刷

部分礦物在海水中溶解

而性質穩定的石英則留了下來

形成了沙灘的中堅力量

在沙漠地區，強烈的晝夜溫差和狂風吹打

大塊岩石不斷破碎分解

碎屑中過於細小的顆粒會被風吹到遠方

最終留在沙漠里的主要是石英砂粒

▲2001年國際現代琉璃藝術展展品，作者是美國的保羅·史坦卡。（圖自《中國國家地理》2004年05月）

工業上利用石英

一般是把它們磨成各種規格的「石英砂」

金屬材料、塑料和塗料加入石英砂可改善性能

玻璃、陶瓷製品以石英砂為主料

砂紙就是在硬質紙張表面粘上一層石英砂

石英錶則利用了石英晶體的「壓電效應」

即對一小塊石英施加電場

會在石英的表面產生壓力

使它發生細微變形和振動

只要有電池供電

石英晶體就會保持有規律的振動

每秒鐘的振動次數幾乎完全一樣

從而起到計時作用

但天然石英混有雜質

會影響石英的正常振動

所以石英錶一般用人造石英晶體

思 考

你還知道哪些石英的小知識？

內容來自：

《博物》2016年05月

撰文／楊帥斌

責任編輯／董子凡 實習編輯／楊帥斌

微信編輯、排版 / 小肉