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天然水晶物理学角度科普 发表时间:2021-09-02 浏览次数:105 化学成分 主要成分为二氧化硅(SiO2),除此之外还有一些铬、锰、铜、铁等离子而造成折射产生多种颜色。纯净的无色透明的水晶是石英的变种。化学成分中含Si—46.7%,O—53.3%。由于含有不同的混入物而呈现多种颜色。紫色和绿色是由铁(Fe2+)离子致色,紫色也可由钛(Ti4+)所致,其他颜色由色心所致色。 纯天然紫水晶项链 纯天然紫水晶项链 矿物成分 针铁矿、赤铁矿、金红石、磁铁矿、石榴石、绿泥石等包裹体;发晶中则含有肉眼可见的似头发状的针状矿物的包裹体形成。含锰和铁者称紫水晶;含铁者(呈金黄色或柠檬色)称黄水晶;含锰和钛呈玫瑰色者称蔷薇石英,即粉水晶;烟色者称烟水晶;褐色者称茶晶;黑色透明者称为墨晶。 结晶习性 结晶完美的水晶晶体属三方晶系,常呈六棱柱状,柱体为一头尖或两头尖,多条长柱体连结在一块,通称晶簇,美丽而壮观。二氧化硅结晶不完整,形状可谓是千姿百态。 光学性质 透明标准 水晶透明度与透过它的光的质与量有关。光线透明过厚度为1厘米以上的水晶碎片或薄片时,可以清晰地看到映出的图像。如果底像不够清楚,仅见轮廓,那便是半透明。 水晶光泽 玻璃光泽。断口呈油脂光泽,指宝石表面对光线反射的一种光学性质。观察水晶的光泽,可用手握着它,以灯光或窗户投进来的光线看表面反射,透明水晶亮度与光泽强弱有关。 水晶折射率 水晶的折射率为 1.544-1.553,几乎不超出此范围。 水晶重折射率 水晶重折射率为0.009(最大),此值非常稳定。 水晶光性特征 一轴晶正光性。 水晶色散 水晶色散为0.013。——色散是说宝石的折射率随照明光的不同而有一定的变化。例如钻石对红光折射为2.405;对绿光为2.427;紫光为2.449。 力学性质 水晶的硬度 黄水晶 黄水晶 硬度7,为摩氏硬度,相当于钢锉一般坚硬。 相对密度(比重SG)2.56-2.66克/立方厘米。这意味着一定体积水晶的重量,是相同体积水的重量的2.56-2.66倍。块状变种水晶密度可能稍高些。 水晶条痕色 无色。 熔点 水晶熔点为1713℃。——其受热易碎的特性,是在实验时发现的。将水晶放在喷焰器的烈焰燃烤,除非有很好的保护,且慢慢冷却,否则晶体容易碎裂。这一脾性,古人已摸透。 解理 无解理。 断口 贝壳状。——断口也叫破口。它是指矿物被打击后产生不规则的破裂,破裂裂面凹凸不平称为断口。根据断口的形状可分为贝壳状和锯齿状。 水晶形成编辑 语音 聚宝盆钛晶球 聚宝盆钛晶球 天然水晶的生长环境,多是深藏于地底下、岩洞中,需要有丰富的地下水来源,地下水又多含有饱和的二氧化硅,同时此中的压力约需在大气压力下的二倍至三倍左右,温度则需在550-600℃间,它们在地下经历八千万年以上生长时间,水晶就会依着“六方晶系”的自然法则,而结晶成六方柱状的水晶了。水晶晶粒多而不乱,所有晶尖都指向洞体中心,有规律地生长。 在人为控制的理想环境当中,即是物理、化学条件都符合上述条件的状况下,水晶的生长速度大约每天0.8毫米(mm),这个速度也是许多人造水晶的实验室、工厂的标准生产速度。由此所培养出来的水晶,就是所谓的“人造水晶”(Synthetic Quartz),也有人称为“养晶”(Cultivated Quartz,Cultured Quartz)。人造水晶通常多切割为芯片供电子、计算机、通讯工业用。一般工业用途的人造水晶,其厚度约需3厘米左右,需要约40 天左右的时间来成长;若要供作珠宝业来磨成10厘米(100mm)以上的水晶球,在最理想的环境下,通常约需120~180天。在自然界中,情形就没有这么乐观,原料、水质、温度、压力等等的条件一直变化,很难达到理想状况,通常需要数万倍、或是数百万倍的时间,才能达到相同的成长。这也是为什么“地质年龄”动辄以“百万年”为计算基数,也是“天然水晶”之所以珍贵之处。 水晶产地编辑 语音 水晶主要产于伟晶岩脉或晶洞中,几乎世界各地都有水晶矿的产出。著名的产地有巴西的米纳斯和吉拉斯、马达加斯加、美国的阿肯色州、俄罗斯的乌拉尔、缅甸等。 我国的水晶资源丰富,25个以上的省份均有水晶产出。江苏是中国优质水晶的主要产地,其中以东海水晶最为著名,被称为“中国水晶之都”。此外海南、四川、新疆也是高品质水晶的产地。 水晶分类编辑 语音 按颜色、形态和物理性质差异分 1、白水晶:无色、透明如水的晶体 2、紫晶:呈紫色透明或半透明(含三价铁和锰) 3、烟水晶(俗称茶晶),呈烟黄色或烟褐色的透明晶体 4、墨晶:墨黑色,含有机质的半透明晶体 5、黄水晶:呈黄色到红-桔黄-褐色的透明晶体(含二价铁) 6、蔷薇水晶(又称“芙蓉石”):呈蔷薇色,浅玫瑰色的至密块状体(含Ti等微量元素) 天然发晶 天然发晶 7、发晶:含金刚石、角闪石等毛发状矿物包裹体者 8、彩虹水晶:含有细小气泡或淬体充填裂隙的水晶,这些裂隙通过干涉光产生彩虹 按工业用途分 主要从裂隙、包裹体、节瘤、双晶等方面进行区分为压电水晶、光学水晶、熔炼水晶。 质量等级 天然水晶没有严格的国际分级标准,各市场有不同的定义,下面是一个不算严格的业内约定。鉴定的依据是不借助放大镜时肉眼观察的结果,主要针对白水晶,其他水晶也可参考。
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