石英

石英
石英
基本資料
類別	矽酸鹽
化學式	二氧化硅- SiO2
IMA記號	Qz
施特龍茨分類	4.DA.05
戴納礦物分類	75.1.3.1
晶體分類	三方偏方晶族 (32) ; (H-M記號相同)
晶體空間群	P3121、P3221
晶胞	a = 4.9133; c= 5.4053 Å; Z = 3
性質
分子量	60.08 g·mol−1
顏色	無色（若無雜質），白色及其他顏色
晶體慣態	晶體常呈六角柱狀
晶系	三方晶系
解理	不明顯 {1011}差
斷口	貝殼狀
韌性/脆性	易碎
莫氏硬度	7
光澤	玻璃光澤
條痕	白色
透明性	透明至不透明
比重	2.65
光學性質	單軸(+)
折射率	nω = 1.543 - 1.545 nε = 1.552 - 1.554
雙折射	+0.009
多色性	無
熔點	1650 (±75)
溶解度	不溶於水
其他特徵	壓電性
主要品種
玉髓	任何結晶狀的石英
瑪瑙	多種顏色，半透明至透明
碧玉	不透明玉髓
虎眼石	金至紅褐色石英
紫水晶	紫色，透明
黃水晶	黃至褐色，黃綠色

石英（英語：quartz）是大陸地殼數量第二多的礦石，僅次於長石^[2]，其晶體結構是SiO₄（硅-氧四面體）的連續框架，其中每個氧在兩個四面體之間共享，得到SiO₂的總化學式，石英的種類有很多，無色全透明的石英稱為水晶（rock crystal）。有一些被做為半寶石使用，自古以來石英被廣泛用來製作珠寶和硬石雕刻，尤其在歐洲和中東地區。純淨的石英能夠讓一定波長範圍的紫外線、可見光和紅外線通過，具有旋光性、壓電效應和電致伸縮等性質。石英的完整晶體產於岩石晶洞中，塊狀的產於熱液脈礦中，粒狀的則是花崗岩、片麻岩和砂岩等各種岩石的重要組成部分，石英晶體也可用人工方法生長。

種類（依微結構）

雖然許多品種名稱歷史上源自礦物的顏色，目前的科學命名方案主要是指礦物的微觀結構。顏色是隱晶性礦物的次要標識符，雖然它是宏觀品種的主要標識符。

主要的石英類型
類型	顏色與描述	透明度
水晶	無色。	全透明
紫水晶	紫色。	透明
黃水晶	黃色至紅橙色至棕色、綠黃色。	透明
玉髓	玉髓為石英及摩根石的混和物。顏色普遍為白色或較淺的的顏色，否則會以其他名稱稱之。	紅橙色的玉髓
紅玉髓	紅橘色的玉髓。	透明
瑪瑙	顏色多樣，為帶狀的玉髓。	透明至半透明
縞瑪瑙	帶狀條紋較平直且平行一致瑪瑙。
碧玉	不透明的玉髓，顏色多為紅到褐色。	不透明
砂金石	含有細小內含物（多為雲母）的透明玉髓。
虎眼石	纖維狀的石英晶體，顏色從金黃到紅褐色。
鈦晶	含有針狀金紅石之水晶。
含藍線石水晶	含有藍線石之水晶。
煙水晶	棕色到灰色。	透明到接近不透明

種類（依顏色）

石英晶體展示透明度

純石英傳統上被稱為岩石水晶或透明石英，是無色的透明或半透明的，並且經常被用於硬石雕刻（英語：Hardstone carving），如Lothair水晶。石英含有雜質時顏色不一，無色透明的晶體稱水晶，乳白色的稱乳石英，淺紅色的稱薔薇石英，紫色的稱紫水晶，黃褐色的稱煙晶、茶晶，黑色的則稱墨晶。

石英類型之間最重要的區別是大粒晶體（肉眼可見的單個晶體）和微晶或隱晶（英語：Cryptocrystalline）品種（僅在高放大率下可見的晶體聚集體）。隱晶變體是半透明的或大部分不透明的，而透明變體傾向於是大粒晶體的。玉髓是二氧化硅的隱晶形式，由石英和其單斜晶多晶型莫甘石（英語：Moganite）的細小共生體組成^[3]。石英的其他不透明寶石品種或包括石英的混合岩石，通常包括對比帶或顏色圖案，是瑪瑙，紅玉髓，縞瑪瑙，血石（英語：Heliotrope (mineral)）和碧玉。

基質上的紫水晶

紫水晶

紫水晶（英語：amethyst）為石英中常見的種類，顏色從淺到深的紫色或是黯淡紫。主要產地有巴西、墨西哥、烏拉圭、俄羅斯、法國、納米比亞以及摩洛哥。有時候可以見到紫水晶和黃水晶生長在同一晶體中，此種晶體被稱為紫黃晶（ametrine），通常紫水晶常形成於含鐵較高地方。

產於巴西的黃水晶

黃水晶

黃水晶（英語：citrine），又稱黃晶，由於雜質含鐵的關係，顏色從淡黃至褐色。自然的黃水晶非常稀少，大部分市面上常見的黃水晶多為熱處理過的紫水晶或是煙水晶。^[4]

粉晶簇 (尺寸: 3.4 x 3.1 x 1.9 cm)

粉晶

粉晶（英語：rose quartz），顏色從淡粉紅色到玫瑰紅。會造成此種顏色主要為鋁和磷取代部分矽的位置。^[5]

煙水晶，來自阿爾皮斯山

煙水晶

煙水晶（英語：smoky quartz），又稱煙晶和茶水晶，顏色從半透明灰色一直到全透明的灰褐色都有，有的甚至為黑色，不透明黑色者中文又稱墨晶。其顏色是由於含有極微量放射性元素（鐳）所引起的^{[來源請求]}，因為γ輻射的關係，導致晶體含有少量的鋁，輻射使得晶格中Si⁴⁺被Al³⁺取代，在[AlO₄]^-群組中會將電子轉移到相鄰的一價陽離子(通常為Li⁺)形成[AlO₄/Metal⁰]⁰的色心^[6]。

乳石英

乳石英（英語：milky quartz），從透明到不透明即顏色呈乳白色的石英。其顏色是由於含細小分散的氣態或液態包裹體所致。顯著的乳白色或奶油色，得自其充滿氣體和液體氣泡的內含物。產狀為六方體帶金字塔形的末端稜柱形。通常呈塊狀產出，見於各種石英脈中和石英岩中。

白水晶

白水晶（英語：rock crystal, clear quartz），主要為沒有顏色結晶體的石英，廣泛出產於中國，巴西等地。

用途

石英粉可以做為有效的金屬拋光劑，常應用於研磨機、噴砂機中。
半導體產業重要的原料之一，作為矽晶圓的原料。將石英與焦炭混合後，在電弧爐加熱下即生成粗矽；鹽酸氯化，並經蒸餾後，製成了高純度的多晶硅，其純度高達99.9999%。
石英石中的輻射量也是測定地質年份的方法之一。
石英粉結合樹脂可以打造的人造石，是目前市面上商業廚具檯面的主流。
玻璃及生產耐火磚（硅磚）的製作材料，通常使用石英含量高的岩石（如：石英砂岩等），該種岩石又稱為「硅石」，其二氧化矽含量大於95%，在中國國家標準有96、97、98、98.5四個牌號。

壓電效應性質

石英晶體具有壓電性能，在施加機械應力時會產生電勢。早期使用這種石英晶體的性質是在留聲機拾音器。當今石英最常見的壓電應用之一是晶體振盪器（英語：Crystal oscillator）——石英鐘即常見的設備之一，其晶體振盪器的諧振頻率透過機械加載而改變。此原理亦用於非常精確地測量石英晶體微量天平（英語：Quartz crystal microbalance）和薄膜厚度監視器（英語：Thin-film thickness monitor）中極度微小的質量變化。

產區

石英產區分布圖

水晶的重要出產地有巴西、烏拉圭、俄羅斯的烏拉爾山、印度、尼泊爾、馬達加斯加、美國和墨西哥。中國個別省區也有水晶產出。^{[來源請求]}

參見

參考文獻

^ Warr, L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols. Mineralogical Magazine. 2021, 85 (3): 291–320. Bibcode:2021MinM...85..291W. S2CID 235729616. doi:10.1180/mgm.2021.43  .
^ Anderson, Robert S.; Anderson, Suzanne P. Geomorphology: The Mechanics and Chemistry of Landscapes. Cambridge University Press. 2010: 187 [2017-03-09]. （原始內容存檔於2017-02-26）.
^ 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]. （原始內容存檔於2011-07-24）.
^ Citrine （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Mindat.org (2013-03-01). Retrieved 2015-12-07.
^ Rose Quartz （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Mindat.org (2013-03-01). Retrieved 2015-12-07.
^ 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. （原始內容存檔於2019-05-02）.