石英

第十二节 石英（水晶）

石英为自然界中主要矿物之一，英文词为Quartz，在宝石学中，单晶体石英统称为水晶，英文为Rook crystal。其中紫晶作为二月生辰石，象征诚实和宁静。

一、化学成分

化学成分为SiO2。矿物学研究中，自然结晶的SiO2有一系列同质多像变体，其微观结构、性质各异。通常所称的水晶一般应为低温石英（α-石英）。可含各种微量元素如Fe、Mg、Al、Ca、Li、Na、K、Ga、B等。

二、晶系及结晶习性

三方晶系：常见柱状晶体，柱面发育横纹，常见单形有六方柱、菱面体、三方双锥及三方偏方面。形态上亦有左形、右形之分。 常见双晶有：日本双晶、道芬双晶和巴西双晶。

图3-7-1 石英晶体素描图

图3-7-2 水晶晶体

三、物理及光学性质

1． 颜色：无色、紫色、黄色、粉红色、乳白色、褐色、灰至黑色等。

图3-7-3 紫晶和黄紫晶

图3-7-4 芙蓉石

图3-7-5 黄水晶

2． 光泽及透明度：玻璃光泽。透明，少数因包裹体影响透明度稍低。

3．解理和断口：无解理，贝壳状断口 4．硬度：摩氏硬度：7 5．相对密度：2.65

6．光性：一轴晶正光性，多数呈\"牛眼状\"干涉图

图3-7-6

水晶的\"牛眼状\"干涉图

7．折射率及双折率：RI：1.4-1.553，DR：0.009

8．多色性：无色水晶无多色性，有色水晶的多色性强弱受体色深浅影响。

9．特殊性质：具压电效应和热电效应。 10包裹体特征

包裹体丰富，气-液相（流体）包裹体，负晶，各种形态的固相包裹体，代表性包裹体 ，其中固相包裹体形态类型多个。

图3-7-7 水晶中的黄铁矿包体

图3-7-8 水晶中的幻影

四、水晶的分类

宝石学及商贸领域中存在三种分类方案：

1． 按颜色划分类如下品种：水晶、紫晶、黄水晶、烟晶（茶晶）、芙蓉石（粉红色、半透明块状石英亦称蔷薇石英）绿水晶、双色水晶（紫-黄色）等。

图3-7-9 紫晶中的色带

图3-7-10 黄水晶

2． 按光学效应可分为：石英猫眼和星光水晶。一些产地的芙蓉石常见六射透星光

图3-7-11 棕黄色的石英猫眼

图3-7-12 石英猫眼

3．按内部包裹体特征可分为：水胆水晶、发晶、砂金水晶或虹彩水晶等。

图3-7-13 发晶

图3-7-14 虹彩水晶

五、鉴定要点

1．与无色水晶相似的宝石有：无色的各种长石品种和无色托帕石。 关键区分点：

a. 偏光仪下干涉图：无色水晶为\"牛眼状\"干涉图，无色透明长石和托帕石为二轴晶干涉图。

b. 部分长石品种RI与DR低于水晶和托帕石。

c. 显微观察特征包裹体（长石）和断口特征：水晶气液包体，晶体包体或负晶，断口为贝壳状；长石和托帕石因存在着解理，断口常呈阶梯状，内含物有初始解理。

d. 重液测试及相对密度的测定：水晶SG2.65 在2.65重液中呈悬浮状态，长石SG2.56,在2.65重液中呈漂浮状态; 托帕石SG3.53-3.56在2.65重液中则呈下沉状态.

2．与紫晶相似的宝石有：紫色方柱石、堇青石 关键区分点：

a. 对浅紫色品种干涉图的观察

b. 紫色方柱石的RI值均小于0.55，DR比水晶略小并且为负光性 c. 堇青石强的三色性，颜色以蓝色为主，相对密度小于2.65，折射仪观察负光性特征。

d. 显微观察，方柱石常见平直管状包裹体

3．与黄晶相似的宝石有：黄色方柱石、黄色托帕石 关键区分点： a. 干涉图观察

b. 黄色方柱石具有高的RI及DR，负光性，在LWWV和SWV下具有明显的荧光。特征的管状包裹体

c. 黄色托帕石的高折射率及高相对密度值。

六、合成水晶的鉴别

水热法合成水晶的主要品种有：合成无色水晶，合成紫晶、合成黄晶、合成绿晶及合成双色水晶。 常规鉴定仪器下关键区分点：

a. 板状种晶或籽晶，种晶与后续生长的水晶边界处颜色透明度稍有差异。界限清晰。

c. 合成水晶外观颜色透明度较均一，并常有\"偏光\"之感，如合成紫晶常为深紫色并有紫红、紫蓝色调，合成黄晶常为浅黄色。该外观特征仅作为辅助区别依据。

d. 当合成或天然水晶均十分干净透明时，常规仪器区分很困难。需用大型仪器如红外光谱仪、X射线荧光分析仪或阴极发光仪等进行测试。

1. 合成水晶

（1）平行的管状二相包裹体

合成水晶中的管状二相包裹体常常成群出现，并且大致地平行排列，尤其是管状体的头尾常常相当的整齐，往往是从种晶片上开始形成的并向外生长。

（2）面包屑状的包裹体

面包屑状的包裹体也是合成水晶的典型特征，呈白色、粉末状，是微晶集合体，面包屑状包裹体一般较小，即使放大到80倍以上也难观察清楚其细节特征。

图3-7-15

合成水晶中的典型面包屑状包裹体

（3）较为一致的光轴方向

这一特征是合成水晶磨制的项链可能具有的特点。由于合成水晶是

板状的晶体，在取材时易于形成按统一方向切割下料的情况。所以，如果在正交偏光镜下发现一条水晶链项有相当数量的珠子具有相同的光轴方向，那么是合成水晶的可能性就极大。 （4）红外光谱特征

如果找不到上述的一些特征，就得借助于红外光谱仪，合成水晶的红外光谱与天然水晶有微小的差异主要表现在此3150-3300波数范围的水的吸收峰的形式不一，合成水晶的比天然水晶弱。其它的一些方法，如X光貌相法也可用于合成水晶的鉴定，但与红外光谱一样，测试的成品费用较高。

2．合成紫晶

水热法合成紫晶始于70年代，目前已大量地进入宝石市场。合成紫晶是在合成水晶的溶液中加Fe2O3 和Fe(OH)3，使Fe进入石英晶格，合成出的晶体开始是无色，经过γ-射线的辐照处理后形成紫色。与天然紫晶比较，合成紫晶有下列的特点。 （1）聚片双晶不发育

天然紫晶的聚片双晶比较发育，在正交偏光镜下常出现螺旋浆状的光轴图，而合成紫晶则很少出现这种情况，常见正常的牛眼状光轴图。

图3-7-16 合成紫晶的干涉图

图3-7-17 天然紫晶的干涉图

（2）三角形的色斑

合成紫晶由于三角锥状的巴西双晶发育区能富集更多的Fe，故颜色较深，形成三角锥状的色区，即使在切磨后的宝石中也能够观察到。但如果合成紫晶的生长条件，控制得很好，能够消除这种现象。 （3）面包屑状的包裹体和长管状的包裹体

合成紫晶有时也出现合成水晶中出现的这两种典型的包裹体。 （4）红外光谱特征

在3000至3800波数之间的O-H红外吸收特征上与天然紫晶有区别