石英的特点介绍，玻璃→芯片，都离不开它

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1、石英的特点介绍：玻璃→芯片，都离不开它！石英究竟有何神奇魅力？

石 英

它们既是组成坚固岩石的一份子

又能形成华丽的水晶

还能化为细碎的砂粒

▲ 嵩山，直立的石英岩层与尖棱褶皱形成立壁千仞的景观

无处不在

2氧+1硅

矿物中最简单的组合之一

这对组合的结晶就是石英

在地壳中，石英族矿物的比重达12.6％

几乎在各种地质作用下都能形成

是主要造岩矿物之一

▲ 二氧化硅晶体结构示意图

石英的各种形态，源自不同的形成条件，比如，同样是从酸性火山岩里结晶出来，但结晶时温度的不同，就有了α-石英、β-石英、鳞石英之分。我们一般说的“石英”，其实是指石英族矿物中最常见的α-石英。

群“英”争艳

自然界中的石英晶体

大小不同，颜色各异

如果晶体颗粒个头大到肉眼能看出来

称为“显晶质石英”，比如各种水晶

如果晶体颗粒细小到要借助显微镜才能看到

称为“隐晶质石英”，比如玛瑙、玉髓

质地纯净、晶莹透亮的大块石英晶体

一般被称为水晶

以离子形态混入水晶的微量元素

则赋予了水晶各种色彩

含铁、锰、钛的紫水晶

含铁的黄水晶

含钛的浅玫瑰色粉晶

含镭的烟晶、茶晶、墨晶

▲ 绚丽多彩的各式水晶

水晶中、肉眼可见的矿物杂质“包裹体”

虽破坏了水晶的纯净

却造就了独特的水晶形态

如含毛发状包裹体的“发晶”

含不规则形状包裹体的“幽灵水晶”

▲ 一粒产自淖毛湖的玛瑙，混进了几颗葡萄干中，你能看出来吗？

玛瑙几乎啥颜色的都有

而且每块玛瑙的剖面上

都有一圈圈不同颜色的同心环状条带

像年轮一样记录了它在洞壁上的生长过程

每次进入空洞的矿物成分发生改变

这一圈的颜色就会随之变化

▲ 玛瑙

蛋白石又音译为“欧泊”

是一类含水的二氧化硅胶凝体

蛋白石是没有固定晶体形态的“非晶质”

严格来说，不属于石英族矿物

由直径不到1微米的方石英雏晶和吸附水组成

这些吸附水会缓慢流失

导致蛋白石内部常常出现裂隙

使光线发生衍射、干涉，形成“变彩”

▲ 蛋白石戒指

中国主要石英产地

1.辽-翼-豫石英（砂）岩分布区。从最北的吉林浑江经过辽宁、河北、北京、山西到河南方山，基本上呈北东向展布，并严格地受元古界及震旦系含矿层所控制，为我国主要含矿区。

2.长江流域砂岩分布区。东起于江苏、浙江，经江西至湖北，往北扩展至陕西汉中，往南延伸至广西、湖南、贵州，为我国南方的主要成矿区。

3.南沿海砂矿分布区。主要于东南沿海分布，北起闽南晋江，南至广西北海，为我国主要海砂矿分布区。

4.通辽砂矿分布区。为西辽河-柳河广大地区，目前矿床主要集中于郑大铁路沿线一带，为我国北方硅质原料的主要供应基地之一。

5.黄河沿岸砂矿分布区。如兰州河湾砂矿和内蒙古四道泉砂矿。

6.宿迁、南宁、当阳砂矿分布区。受原沉积盆地所控制。分别单一鼓励的出现。

7.沂南石英砂岩分布区。沂南地区大面积分布石英砂岩。

8.辽南-凤阳石英岩分布区。分布较稳定，矿床规模大，质量好。

我国主要石英矿石类型

我国石英矿物资源十分丰富

据自然资源部数据显示

2017年

我国玻璃硅质原料查明资源储量 88.75 亿 吨

较 2016 年同比增加6.6%

近年查明资源储量一直保持增长的趋势

目前我国主要石英矿物有以下几类

1.天然水晶

水晶的自然生长环境

多是在岩洞、岩石裂缝或节理、断层中

其生长条件比较苛刻

必须同时满足四个条件

充裕的生长空间、

能够提供富含二氧化硅的热液、

一定的温度和压力、

足够生长时间

分布地区：以江苏东海最为有名，海南屯昌、贵州罗甸、黑龙江通河、四川康定、福建政和、黑龙江伊春、云南富宁和广西百色等地均有分布。

2.石英砂岩

一种固结的砂质岩石

石英和硅质碎屑含量一般在95%以上

副矿物多为长石、高岭石、蒙脱石等黏土矿物

重矿物含量很少

胶结物一般为硅质

主要有蛋白石、玉髓等

硅质胶结石英砂岩又称为硅质石英砂岩

此外

还有钙质、铁质、海绿石质的石英砂岩

白云质胶结的石英砂岩少见

分布地区：我国石英砂岩资源丰富，分布广泛，如四川江油、重庆永川、广东东源、河北赞皇、湖南溆浦、陕西城固、宁夏石嘴山等。

3.石英岩

一种由石英砂岩或其他硅质岩

经区域变质作用或热接触变质作用而形成的变质岩石

其石英伴生矿物除长石、云母和黏土矿物以外

往往还含有微量的电气石、赤铁矿和锆英石等

与石英砂岩相比

其矿石致密坚硬，硬度较高

分布地区：我国石英岩资源十分丰富，开发利用量大，如安徽凤阳、青海德令哈、青海大通、青海湟中、青海乐都、江西遂川、山东栖霞等。

4.脉石英

其形成主要与花岗岩有关的岩浆热液作用有关

致密块状构造

其矿物成分单一，SiO2含量一般在99%以上

脉石英矿床规模一般不大

产状陡，矿体呈不规则脉状

厚度一般几米至几十米

长度一般为十几米至几百米

一个矿区可由一条矿脉或由多条矿脉组成

分布地区：我国的脉石英矿产资源分布广泛，资源优势明显，但长期以来，我国脉石英的工业价值一直未引起人们的关注，因此探明资源储量和公开报道的矿床还不多见。

与使用量很大的玻璃、陶瓷和铸造型砂等原料相比，脉石英储量相对较小，开采难度较大，难以作为传统用途的工业矿物加以利用。随着石英在电子信息、新材料和新能源等战略性新兴产业中得到广泛应用，以SiO2天然纯度高为特色的脉石英矿床工业类型正引起人们的极大关注。

石英在未来工业上的广阔前景

我国是高纯石英生产、消费大国。中低端产品自给有余,部分出口,高端产品仍依赖进口。未来,高纯石英砂在光纤光缆电子通讯半导体、LED照明制造封装、软件芯片制造材料、太阳能等战略新兴产业应用前景广阔,预计2019—2030年高纯石英需求增速约为10.0%~14.0%。

（1）半导体

半导体行业是全球信息产业的基础，半导体产品的广泛应用推动了信息化、智能化时代的来临。半导体中最具商业价值的是硅和它的一些二元化合物，如碳化硅。这些高性能材料在电子信息领域中被广泛应用，被制造成各种性能优异的芯片等高科技产品。高纯石英在该领域被用于生产更高性能的单质硅以及其他化合物材料，这些材料在半导体领域具有广泛的应用前景。

（2）光导纤维

光纤直径小于8毫米，数字数据以光的形式通过光纤传输，由光纤组成的光缆在现代通讯传输领域具有不可取代的重要作用，石英玻璃是用来制造光纤的主要材料。

▲ 光导纤维

此外，高纯石英还具有一定的光学特性，它可以形成偏振激光束，利用高纯石英作为窗口，以棱镜、滤光片和定时装置制造光纤激光器。

（3）太阳能电池

在提倡绿色能源的现代社会，人们对太阳能电池的需求非常大，而生产太阳能电池需要大量的高纯石英。高纯石英砂耐高温性、热稳定性好，被广泛应用于制造单晶硅用石英坩埚，以至于高纯石英在光伏产业中的需求也是十分巨大的。

▲ 太阳能电池

（4）电光源行业

电光源石英制品可用于生产紫外管、高纯石英管、透明管灯，广泛运用于照明及特种光源行业，如卤素灯、HID灯、杀菌设备及半导体行业所用的LED灯等。随着LED对白炽灯的替代加快，LED市场规模和渗透率不断提升，石英管作为LED的制作原料，市场需求也会不断增加。

▲ LED灯

石英的归宿

在风、水、冰川等外力的长期作用下

岩石中的石英会逐渐破碎

变成一粒粒细小的沙子

其他常见矿物比石英更没“抵抗力”

在风化中会变成颗粒更小的黏土矿物

因此自然界的砂粒

（地质学定义为直径0.07毫米~2毫米之间）

多以石英族矿物为主

▲ 拍自西沙群岛的西沙洲

海岸边，海浪日复一日地冲刷

部分矿物在海水中溶解

而性质稳定的石英则留了下来

形成了沙滩的中坚力量

在沙漠地区，强烈的昼夜温差和狂风吹打

大块岩石不断破碎分解

碎屑中过于细小的颗粒会被风吹到远方

最终留在沙漠里的主要是石英砂粒

▲ 2001年国际现代琉璃艺术展展品，作者是美国的保罗·史坦卡。

文章图文来源：中国国家地理、粉体技术网、百度

2、石英的特点介绍，科普贴什么是石英

石英（quartz），化学组成是二氧化硅，是自然界最常见的造岩矿物之一，石英族矿物约占地壳质量的12.6%。它是许多岩浆岩、沉积岩、变质岩和热液脉的主要矿物成分。它可制成石英手表和各种宝玉石材料。

水晶晶簇

参考国家标准《石英质玉分类与定名》对石英质宝玉石的划分，广义的石英家族包括显晶质石英类、隐晶质石英类以及主要成分为二氧化硅的石英岩、胶体矿物（蛋白石）等玉石。

石英表

显晶质石英类：显晶质（phanerocrystalline）即可在肉眼或放大镜下辨认出单个晶体，通常单个晶体颗粒大于20μm。显晶质石英透明-不透明，可含少量赤铁矿、针铁矿、云母等包裹体，质地致密，玻璃光泽，断口油脂光泽。无包裹体、无双晶、无裂缝的晶体可作压电材料，用作石英谐振器（石英手表）。

水晶晶体

显晶质石英本是无色透明，若含有杂质可呈现多种颜色，按其常见的颜色变化可分为以下异种：无色透明者称水晶（rock crystal）；紫色透明或半透明者称紫水晶（amethyst）；浅玫瑰色半透明者称蔷薇石英（rose quartz），它还有芙蓉石、粉晶等别称；烟色或褐色透明者称烟水晶（smoky quartz）；黑色半透明者称墨晶（black quartz）；金黄色或柠檬黄色者称黄水晶（yellow quartz/citrine）等等等等。

透明水晶

隐晶质石英：隐晶质（cryptocrystalline）即只能在显微镜下辨认出单个晶体，通常单个晶体颗粒小于20μm。隐晶质石英透明-不透明，可含少量赤铁矿、针铁矿、云母、阳起石等包裹体。

隐晶质石英

隐晶质石英一般而言颜值较高，多出入于珠宝展柜，常见的隐晶质石英异种如下：玉髓（chalcedony）透明-微透明、质地致密的隐晶质石英集合体，纤维状结构，粒状结构。常见颜色为灰白色、黄色、红色、蓝色、绿色等。

石英晶腺

玉髓

玉髓（chalcedony）透明-微透明、质地致密的隐晶质石英集合体，纤维状结构，粒状结构。常见颜色为灰白色、黄色、红色、蓝色、绿色等。

玛瑙

玛瑙（agate）透明-不透明，多具有同心层状、环带或条带的隐晶质石英集合体，纤维状结构、粒状结构，有时可见晶洞，带间及晶洞中有时可见细粒石英晶体。常见颜色为灰白色、黄色、红色、蓝色、绿色等以及多种颜色组合，有时可见晕彩效应。

碧石（jasper）又称碧玉

碧石（jasper）又称碧玉，微透明-不透明的隐晶质石英集合体，可含赤铁矿、绿鳞石等包裹体，粒状结构，常见颜色为红色、绿色、紫色，常见油脂光泽、蜡状光泽。友情提示，此处介绍的碧玉并非大家熟知的软玉（nephrite），软玉的矿物成分以透闪石-阳起石为主，化学成分为钙、镁、铁的硅酸盐类，而中国玉器工艺界习惯将绿色的软玉称为碧玉，和田玉即是软玉的一种。英文jasper并不是软玉里的碧玉，大家买珠宝的时候可要分清楚石英家族的碧玉和软玉家族的碧玉啊。

虎眼石

虎眼石（tiger's-eye）、鹰眼石（hawk's eye）是交代纤维石棉而呈不同色调、具丝绢光泽的隐晶质石英集合体，珠宝界称之为木变石。虎眼石常呈黄褐色，鹰眼石常呈蓝绿色。

其他代表性石英家族成员：除了上述显晶质和隐晶质石英族成员之外，还有一些主要成分为二氧化硅的宝玉石，

石英岩（quartzite）一般是由硅质岩或石英砂岩经过区域变质或热变质作用所形成的石英含量大于85%的变质岩，常呈块状构造，粒状变晶结构。当质量符合工艺美术要求时即称为石英岩类玉石。代表性石英岩玉石有含铬云母的石英岩--东陵石和主要产自河南密县的含铁锂云母的石英岩--密玉。需要提醒大家的是石英岩常染成绿色仿制翡翠，购买珠宝时一定要擦亮眼睛。

石英岩

蛋白石（opal）不属于晶质矿物，而是是胶体矿物，化学组成为SiO2·nH2O，由石英和吸附水组成。常呈钟乳状、肉冻状、皮壳状等；常见蛋白色，含杂质者呈不同颜色，一般微透明。无色透明者称玻璃蛋白石；半透明而具强烈的橙、红等反射色者称火蛋白石；半透明带乳光呈红、橙、蓝、绿等变彩的称贵蛋白石。可从温泉、浅成热液或地面水的硅质溶液中通过凝胶作用形成。海藻、放射虫等海相生物的硅质骨骼堆积也可形成特殊的蛋白石--硅藻土。蛋白石中优质者俗称“欧泊”’，可作宝石级材料。

蛋白石

黄龙玉（Huanglong jade）：前几年比较火的黄龙玉主要产自云南龙陵地区，黄龙玉的主要化学成分为二氧化硅，其含量一般大于95%，矿物成分主要为石英、玉髓和蛋白石。黄龙玉的颜色丰富多彩，主要以黄色和黄红色为主，这些颜色是因由少量致色离子渗入内部所致。

黄龙玉

金丝玉（Jinsi jade）：近些年火起来的金丝玉专指新疆克拉玛依、雅丹地区及其周边山峦、田野、沙漠上所开采、挖掘的可供玩赏、雕刻的一种新的硅质玉石。新疆金丝玉的主要矿物组成为石英，并且含有黄铁矿、云母等杂质矿物。金丝玉主要呈隐晶质结构，致密块状构造，其次为流纹构造。另外金丝玉还具有特殊的条纹、织纹构造，俗称“萝卜纹”。

金丝玉

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