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天然水晶的基础知识
2018-12-13 12:22 来自: 幻梦
                               
 
  水晶的基本概念
  水晶是一种天然透明的石英矿物单晶体。
  “水晶”一词,源于希腊语“KrystaIIos”,意为“洁白的冰”。
  我国古代,曾把水晶称为水玉、水碧、苍玉、玉瑛、石英、水精、水晶、千年冰、菩萨石等。
  水晶的英文名称为RocK CrysaI。
  水晶的矿物名称为a—石英,即低温石英(常压下稳定温度573 0C以下)。
  珠宝界称a—石英为水晶,认为水晶是内涵最丰富、用途最广泛的宝石。
天然水晶的基础知识
  水晶的分类
  水晶按颜色,可分为非彩色水晶和彩色水晶。无色、乳白色、烟色、茶色和黑色为非彩色水晶;紫色、黄色、紫黄色、红色、粉红色、绿色和蓝色等为彩色水晶。
  水晶按包裹体,可分为单种矿物包裹体和多种矿物包裹体水晶;按包裹体形态可以分为发晶(金红石发晶、阳起石发晶、角闪石发晶、石棉发晶等),水胆水晶(二相水胆水晶、三相水胆水晶等),景物水晶(人物、动物、植物、山川河流等象形水晶);按包裹体矿物可分为金红石包裹体水晶、电气石包裹体水晶、绿帘石包裹体水晶、黄铁矿包裹体水晶等。
  水晶按特殊光学效应,可分为猫眼水晶、星光水晶和彩虹水晶等。
  水晶按工业用途,可分为压电水晶、光学水晶、工艺水晶和熔炼水晶。
  水晶按观赏性,可分为单晶体观赏石、晶簇(集合体)观赏石。其中又可分为造型石、图案石和文字石等。
  上述分类,还可以细分。
  水晶的物理化学特性
  水晶属氧化物类宝石。其化学成分主要为二氧化硅,化学式为SiO2,即氧原子是硅原子的2倍。
  水晶属中级晶族、三方晶系。根据晶体是否有高次轴以及有一个或多个高次轴,把晶体中存在的32个对称型归纳为低、中、高级三个晶族。在各晶族中,再根据晶体对称特点划分为七个晶系:等轴晶系,三方晶系,四方晶系,六方晶系,单斜晶系,三斜晶系和复方晶系。水晶因具有一个三次轴,而属于中级晶族、三方晶系。
  水晶的光学性质
  水晶属一轴晶正光性。因水晶具有一个光轴而称为一轴晶。当光波垂直一轴晶光轴方向入射时,光发生双折射,分解成振动方向互相垂直的两束光,此时,一组分光的振动方向平行于光轴,为非常光的折射率,另一组分光的振动方向与光轴垂直,折射率与常光折射率相等。当非常光折射率值大于常光折射率值时,称为一轴晶正光性;当非常光折射率值小于常光折射率值时,称为一轴晶负光性。水晶的非常光折射率值(1.553)大于常光折射率值(1.544),所以水晶的光性称为一轴晶正光性。
  水晶的双折射率
  水晶的非常光折射率值为1.553,常光折射率值为1.544,这二者相减的差0.009,就是水晶的双折射率值。
  水晶的颜色
  水晶的颜色为他色。所谓他色,即由化学成分中微量元素引起的颜色,或称为机械混入物引起的颜色。化学成分为纯二氧化硅水晶的晶体为无色,含微量三价铁和二价锰呈紫色,含微量二价铁呈黄色,含微量铁呈绿色,含微量二价猛、四价钛呈粉色,含微量三价铝呈烟色。
  水晶的光泽
  水晶的光泽为玻璃光泽。所谓光泽,即宝石矿物表面对光的反射能力。根据光泽的强弱可以将光泽分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽和玻璃光泽等。
  水晶的透明度
  水晶的透明度为透明至半透明。透明度是宝石矿物允许可见光透过的程度。通常将宝石矿物的透明度划分为:透明、亚透明、半透明、亚半透明、不透明五个级别。
  水晶的特殊光学效应
  水晶的特殊光学效应:在光的折射、反射、干涉、衍射等作用下,有些水晶可引起猫眼效应、星光效应和彩虹效应等,称为水晶的特殊光学效应。
  猫眼效应。有些弧面水晶表面对可见光折射和反折射作用下引起的一条闪亮的光带,犹如猫的眼睛,称为水晶猫眼效应。随着光源或弧面水晶的移动,光带也作平行移动。能产生猫眼效应的水晶必须具备一组密集的定向排列的包裹体或结构。另外,弧面水晶的底平面应与包裹体所在平面平行。
  星光效应。有些弧面水晶表面对可见光折射和反折射作用下呈现一组放射状闪动的亮线,形如夜空中闪烁的星星,称为水晶的星光效应。能产生星光效应的水晶必须含有二组或二组以上定向排列的包裹体或结构,而且水晶底面与这些包裹体或结构所在平面平行。水晶星光效用可分为三射星光、四射星光、六射星光等。
  彩虹效应。宝石学称这种光学效应为“晕彩”。它是有些水晶晶体内因地质作用而产生裂隙,在自然光的照射下,裂隙对可见光的干涉、衍射作用下产生的色彩称为水晶的彩虹效应。事实上,凡是具有裂隙的宝石都可以产生彩虹效应的。
  水晶的特殊光学效应,对水晶能起到扬长避短的作用。如一块水晶的晶体比较大,内部有较大的裂隙,显然这是一大缺陷,然而裂隙能产生彩虹效应,而且彩虹效应比较明显,它就成了提高水晶观赏价值的一个有利条件,同时也对提高水晶的经济价值起到了积极作用。
  水晶的力学性质
  1、水晶的密度为2.65g/cm3。密度是指宝石单位体积的质量。密度的单位为g/cm3。密度取决于组成晶体各元素的原子量、原子半径和晶体结构等因素。
  2、水晶的硬度为摩氏7度。硬度是指宝石抵抗压入、刻划或研磨的性能。宝石的硬度与其化学组成、化学键以及晶体结构等有关。晶体内原子间的距离越小,结合力越大,硬度就越高;一般讲原子价越大宝石的硬度就越高。高硬度可使宝石具耐久性,它是宝石所具有的重要性质之一。
  3、水晶的韧度值为7.5。韧度是指抵抗撕拉破碎的性能,与脆性近似对应。韧度也称为打击硬度。韧度与宝石矿物的结构构造有关。翡翠、和田玉和玛瑙的硬度都不算高(6.5—7),但由于它们具有纤维状结构或隐晶质结构,所以它们的韧度值(8)都比水晶高。
  4、水晶为极不解理宝石。解理是指晶体在外力作用下沿特定的结晶方向裂开成较光滑平面的性状。裂开的平面称为解理面。解理面最容易产生于晶体内原子或离子连结最薄弱的方向。
  5、水晶的断口为贝壳状。断口是指宝石受外力作用发生随机的无一定方向的不规则的破裂面。常见断口有贝壳状、锯齿状和土状。
  水晶的电学、热学性质
  1、水晶具有良好的压电效应。净度较高的水晶单晶体当受到压力作用时,会产生电荷;相反,当受到电压作用时,又会产生频率很高的振动。水晶的这种可使压力与电荷互相转换的性能称为水晶的压电性。压力不同,产生电荷的多少也不一样;电压不同,振动频率也不同。天然单晶水晶与合成水晶均具良好的压电性能,因而被广泛用于无线电和遥控谐振器具上。
  2、水晶具有良好的导热性能。导热性是宝石传导热的能力。不同宝石传导热的性能差异很大,所以导热性可作为宝石的鉴定特征之一。导热性能以热导率(K)表示,单位为W/(m.K)。宝石学一般以相对热导率表示宝石的相对导热性能。若以尖晶石的热导率为基数1(281)时,水晶的相对热导率为0.5—0.94(140—264)。玻璃的相对热导率为0.08。所以水晶的凉度比玻璃高。