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第五节水晶（Rockcrystal）-矿物名称—石英(Quartz)-石英是自然界中最常见、最重要的造岩矿物，也是珠宝应用数量和范围颇大的一类宝石。石英宝石可有显晶质、隐晶质等多种结晶形态，其中单晶石英在珠宝界统称为水晶。金红石发晶一、水晶的基本特性•1、化学成分•2、晶系和晶形•3、力学性质•4、光学性质•5、其他性质1、化学成分•SiO2，纯净时形成无色透明的晶体，当含微量的杂质元素Al、Fe等时，经辐照微量元素形成不同类型的色心，产生不同的颜色，如烟色、紫色、黄色等。三方晶系晶形：常为柱状。主要单形为六方柱m{1010}、菱面体r{1011}和z{0111}、三方双锥s{1121}及三方偏方面体x{5161}。r一般比z发育，当r和z同等发育时，外观成假六方双锥状。柱状晶体的主面上发育有横纹和多边形蚀象。a－左形b－右形2、晶系和晶形常见双晶：道芬双晶、巴西双晶、日本双晶等。日本双晶巴西双晶道芬双晶（接合面呈不规则港湾状）3、光学性质颜色：无色、紫色、黄色、粉红色、不同程度的褐色到黑色，以及绿色。光泽及透明度：玻璃光泽，断口可具油脂光泽。无色水晶透明度可达到很高，清澈如水，随着包体增加或颜色加深，透明度降低。千手观音紫黄晶和紫晶光性：一轴晶正光性，“牛眼干涉图”。折射率1.544~1.553，双折射率0.009。水晶的折射率非常稳定，可以作为折射仪的校准样品。多色性：无色水晶没有多色性。有色水晶有弱到强的多色性，表现为体色的不同深浅。体色越深，多色性越明显。4、力学性质解理：无解理，有典型的贝壳状断口。硬度：7。密度：稳定，为2.64～2.69g/cm3。5、内外部显微特征常见气液二相包体，气液固三相包体；色带；固态包体有针状金红石、电气石及其它固体矿物，如黄铁矿、阳起石、绿泥石等；负晶。水晶中的黄铁矿包体6、其它性质水晶具有压电性。7、产状和产地水晶主要产于伟晶岩脉或晶洞中，几乎全世界各地都有水晶矿的产出。而彩色水晶的著名产地主要有巴西的米纳斯、吉拉斯（MinasGorais)、马达加斯加、美国的阿肯色州、俄罗斯的乌拉尔、缅甸等。我国水晶资源丰富，25个以上的省区有水晶产出。江苏是主要产地，尤以东海最著名，被誉为“水晶之乡”。此外，海南、新疆、四川也是高品质水晶的产地。二、水晶的品种据颜色可分为水晶、紫晶、黄晶、烟晶、芙蓉石等，偶见绿色石英和蓝色石英；据特殊光学效应分为星光水晶及石英猫眼；据包体特征可分为发晶、水胆水晶等。1.水晶（无色透明的单晶石英）其内可含丰富的包裹体，常见的包裹体有负晶、气液两相、气液固三相及各种固态包裹体。常见的非金属包体：金红石、电气石、阳起石；还有方解石、云母、绿泥石、磷灰石、角闪石、绿帘石等。常见的金属包裹体：板钛矿、钛铁矿、黑钨矿、赤铁矿、褐铁矿、针铁矿、纤铁矿、方铅矿、磁铁矿、黄铁矿、锡石、自然金等。矿物包体给水晶带来了色彩斑斓的颜色，也在水晶内形成一幅幅的天然图画，为水晶宝石平添了几分神秘。如“绿幽灵”（绿色内含物可能为绿泥石）；“红兔毛”（红色内含物可能为纤铁矿或针铁矿）等。当含有大量微细裂隙的水晶，因裂隙对光的干涉形成晕彩，也称“虹彩水晶”。虹彩水晶（1）颜色：从浅紫色到红紫色。与所含微量的Fe2+或Fe3+有关，经辐照作用，Fe3+的电子壳层中成对电子之一受到激发，产生FeO44-空穴色心，在550nm处产生吸收而产生紫色。在高温加热，色心会遭到破坏，紫色会完全消退。2.紫晶（2）紫晶中颜色分布不均匀，它可表现为如下几种情况：a、最常见的是色带，紫色与无色色带平行相间分布，有时两组色带以一定角度相交分布；b、有时可见到色块，色块边缘有平直的边，呈不规则的几何图形状；c、少数情况下可见颜色呈不规则的团块状、絮状，团块边缘紫色浅淡，向中心渐浓，犹如一滴在清水中渐渐散开的紫墨水。（3）多色性：弱到明显，呈红紫色和紫色的二色性。受体色的颜色特征及深浅影响。紫晶中的色带（4）干涉图：天然紫晶大部分有平行于菱面体的聚片状巴西双晶，两相邻的双晶一层属于左旋光性，另一层属于右旋光性，会抵消或部分抵消旋光作用，使紫晶干涉图常出现“螺旋浆状”的黑十字。（5）内含物：水晶中所出现的一些包裹体原则上都可出现在紫晶中，此外还可有一些较为特征的内部现象。“虎纹”或称“斑马纹”：是紫晶的一种具有深色和浅色交替条纹的愈合裂隙。在正交偏光下斑纹表现出一种波浪状的干涉色。球状、小滴状不透明深褐色包体：可能是某些金属矿物受熔蚀而成，有时这些小球或小滴可组成多种形态。一种黄色的水晶，成分中含有微量的Fe和结构水。颜色可能与晶体中成对占位的Fe2+有关，常见的颜色有浅黄、黄色、金黄色、褐黄色、橙黄色。多色性可有浅黄—黄、黄—橙黄、黄—褐黄等多种。黄晶一般都具有较高的透明度，内部特征与紫晶相同。黄晶在自然界产出较少，常同紫晶及水晶晶簇伴生，市面上流行的黄晶多数是由紫晶加热处理而成或为合成黄晶。3、黄晶黄晶4、烟晶一种烟色至棕褐色的水晶，也称“茶晶”。成分中含有微量的铝，Al3+代替Si4+，受到辐照后产生AlO44-空穴色心而产生烟色。多色性有浅褐色—烟褐色，褐色—棕色，颜色不均匀，可呈细密带状或斑块状；从半透明到不透明，并含丰富的气液、金红石包裹体，加热后可变成无色水晶。5、芙蓉石一种淡红色至蔷薇红色石英，也称“蔷薇水晶”。因含微量的锰和钛致色。自形单晶体少见，通常为致密块状；透明度较低，多呈云雾状，或半透明状。通常由于自身体色较浅，多色性不明显，可成无色—淡粉色。有时芙蓉石内可含有针状金红石，因而磨制成弧面宝石可显示星光。由于金红石细小，芙蓉石有一定透明度，可显示透射星光。颜色不太稳定，在空气中加热570℃可褪色，长时间日晒，颜色能变淡。6、双色水晶一种紫色和黄色共存一体的水晶，紫色、黄色分别占据晶块的一部分，两种颜色的交界处有着清楚的界限。双色是由于水晶内的双晶所致。紫色和黄色分别发育于双晶单体中的r面和z面。7、绿水晶一种稀少的绿－黄绿色水晶，市场上几乎不存在天然产出的绿水晶，它们是紫水晶在加热成黄水晶过程中出现的中间产物，或由于无色水晶含大量绿泥石等矿物的细小鳞片而被渲染成绿色的一种水晶。8、石英猫眼当水晶中含有大量平行排列的纤维状包裹体，如石棉纤维时，珠宝界称为石英猫眼。石英猫眼在古代又称为“勒子石”。9、星光水晶当水晶含有两组以上定向排列的针状、纤维状包裹体时，其弧面形宝石表面可显示星光效应，一般为六射星光，也可有四射星光。10、发晶、幻晶发晶是指含有大量或较多的肉眼可见的纤维状、针状、草束状、丝状、放射状晶体包裹体的单晶石英。最多见是金红石发晶，其次有碧玺发晶、石榴石发晶、角闪石发晶、透闪石发晶和绢云母发晶等。包体颜色不同，所形成的发晶也不尽相同，常见的颜色有黑色、金黄色、铜红色、银白色、绿色等。水晶中的幻影当包体沿生长面排列时，形成单层或多层晶体的幻影，称为“幻晶”。发晶角闪石发晶绢云母发晶针状包体阳起石包体12、蓝色石英由大量微小的浅蓝色金红石针状体致色。市场上的蓝色石英大多都是透明的钴致色合成石英，有特征的钴谱。11、水胆水晶透明水晶内部含有较大的液态包体被称为水胆水晶。有些大型水胆水晶的晶体在摇晃时，能看到液体的滚动。三、水晶与相似宝石的鉴别1、无色水晶与无色长石的鉴别•无色水晶与长石都为无色透明的晶体，折射率值范围接近（长石折射率1.52~1.57之间），密度范围接近（长石密度2.65~2.7g/cm3），所以较难鉴别。•但长石为二轴晶，具有二轴晶的干涉图，另外，长石解理发育，两组解理近于垂直，常可见＂蜈蚣＂状包裹体，而水晶解理不发育，具此可以和石英区别。2、紫晶、黄晶与方柱石的鉴别•与紫晶易混的是紫色方柱石，二者颜色相近、折射率范围相近，鉴别方法如下:(1)紫晶的颜色常不均匀，具色带和色块，而方柱石的颜色相对均匀。（2）方柱石在平行光轴的切面中，可见到后刻面重影，以此与紫晶区别。（3）在显微镜下观察，方柱石中的典型包裹体是一些平直的平行排列的细管，经常出现猫眼效应；而紫晶中的包裹体常是些不规则的气液两相包裹体，很少出现猫眼效应。（4）在偏光镜下，水晶的干涉图是牛眼状、螺旋状，而方柱石则是标准的一轴晶干涉图，且水晶为正光性，方柱石为负光性。•与黄晶易混的是黄色方柱石，鉴别方法除借鉴上述方法外，还可到虑以下两点：（1）黄色方柱石在SW下有红色荧光，在LW下发黄色荧光，而黄晶无荧光或荧光极弱。（2）黄色方柱石具有最大的双折射率，后刻面有重影，而黄晶没有。3、紫晶与堇青石的鉴别•折光率（1.542-1.551）略低于石英，堇青石的颜色为蓝紫色－蓝色的体色，很少出现紫晶的紫色，并且具有强的三色性，为二轴晶，故一般不会混淆。4、黄晶与黄色托帕石的鉴别鉴别方法如下：（1）托帕石比黄晶光泽强。（2）密度：托帕石大于黄晶。（3）托帕石有一组解理，黄晶没有。（4）在折射仪上测试，黄晶为一轴晶矿物，而黄托帕石为二轴晶。折射率值亦相差较大。四、合成水晶及其鉴别（一）合成水晶概况大约在1908年世界上第一颗水热法合成水晶诞生，70年代原苏联合成了黄晶和紫晶，至今合成彩色水晶被广泛用于珠宝业，主要品种是合成紫晶、合成黄晶，另有少量绿色、蓝色、黄绿双色、紫黄绿三色水晶。合成水晶是在种晶的基底上生长起来的一种晶体。不同颜色的合成水晶其种晶的取向不同，掺杂离子也不太相同。合成绿水晶（二）合成水晶的鉴别（1）颜色天然水晶没有蓝色和黄绿双色，极少见绿色，没有透明的粉红色。（2）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。平行管状包体（3）面包渣状的包裹体面包渣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，面包渣状包裹体一般较小，即使放大到80倍以上也难观察清楚其细节特征。面包渣包体（4）较为一致的光轴方向：是合成水晶磨制的珠链可能具有的特点。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珠链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。（5）红外光谱特征：合成水晶的红外光谱与天然水晶有微小的差异。天然水晶：3595cm-1和3484cm-1为特征吸收，合成水晶：3585cm-1和5200cm-1吸收明显为特征。合成紫晶具有明显的3545cm-1；合成烟晶的红外光谱缺失3595cm-1、3848cm-1吸收。五、水晶的优化处理及其鉴别主要有热处理和辐照处理、染色处理。（一）热处理、辐照处理热处理多用于一些颜色较差的紫晶，将紫晶加热后可制成黄晶或过度产品绿晶，这种处理已被人们所接受。辐照处理用于无色水晶变成烟晶，先对无色水晶进行辐照使其变为深棕色、黑色，再经热处理减色，以形成所需的颜色。（二）染色处理水晶的染色处理，首先是把待处理的无色水晶加热、淬火然后浸于配好颜色的溶液中去。染色水晶有明显的碎裂纹和集中在裂隙中的颜色。（三）镀膜处理在表面上用真空镀膜工艺镀上彩色的薄膜，这种处理品有典型的晕彩效应。染色水晶六、水晶与仿宝石的鉴别水晶的仿宝石主要是玻璃。我国市场上出现用玻璃方水晶的产品主要有玻璃球、玻璃项链、茶色玻璃镜片。1、水晶球与玻璃球的鉴别80年代中期，由于东南亚的水晶球热，在我国引发了一场水晶球销售热，这期间出现了各种类型的玻璃球仿水晶球。这些玻璃球按照成分可分为普通玻璃球、高铅玻璃球和高硅玻璃球。普通玻璃球：SiO2含量在73%左右，另含有30%左右的Na2O\CaO,折射率小于1.5，密度仅在2.5g/cm3左右，外观具有灰色、灰绿色色调。高铅玻璃球：是一种添加了PbO的玻璃球，其PbO含量可高达37%左右。这种玻璃球具有明亮的玻璃光泽，可具有较高的折射率值。高硅玻璃球：使用“熔炼水晶”熔融后制成的球。熔炼水晶是我国工业水晶中的一个级别，这个级别的水晶含有较多的杂质、裂隙，不能用作压电水晶。将熔炼水晶回炉熔融后可形成一种高硅玻璃，其SiO2含量可达99%以上