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
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
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
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
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