石英（英语：Quartz），作为矿物，是大陆地壳数量第二多的矿石，仅次于长石，其晶体结构是SiO4（硅-氧四面体）的连续框架，其中每个氧在两个四面体之间共享，得到SiO2的总化学式，石英的种类有很多，无色全透明的石英称为水晶（rock crystal）。天然石英的完整晶体产于岩石晶洞中，块状的产于热液脉矿中，粒状的则是花岗岩、片麻岩和砂岩等各种岩石的重要组成部分。

石英是氧与硅的化合物，氧与人类呼吸与生命有关，无需多言。所以，我们先从硅在地壳中的丰度谈起。地壳分为二层，即陆壳与洋壳。大陆地壳分布在大陆和靠近其海岸的浅海海底区域（大陆架），覆盖了地球表面的45%，平均厚度为35km，大陆地壳上层以花岗岩等硅-铝(Al-Si)为主的岩石组成，下层以玄武岩等硅-铁-镁为主的岩石组成。洋壳称为硅镁层，因为富含硅酸镁 (Mg-Si) 物质。除表层为薄层深海沉积物外，洋壳多以玄武岩等硅、铁、镁为主的岩石组成。

高纯度的石英是制造芯片等许多关键电子产品的原料，是关系到中国未来发展的战略性矿产。海关数据显示，2015-2024年间我国进口≥4N高纯石英4.0-15.9万吨。全球来说，中国的稀土资源与高纯度石英资源的地位对比度很大。全球最优质的高纯度石英资源多在美国，如Spruce Pine伟晶岩矿床。目前，国家国土资源部确认高纯石英矿为新矿种，该矿种是指在当前技术经济条件下，经选矿、提纯可获得高纯石英砂，其二氧化硅(SiO2)纯度不低于99.995%(4N5)，杂质、包裹体含量以及粒度满足半导体、光伏、光学等高新领域应用要求的矿石。

石英是大陆地壳中数量第二的矿物，且晶体形态、色彩和硬度远超位于第一的长石。石英在地壳中的丰度与人们生活有密切的关系。例如紫砂壶，由于地壳中的石英矿物极其丰富，一般家庭都可以拥有一条心仪的水晶项链，但有几个家庭能拥有一条普通的钻石项链？

紫砂的魅力关键来自两个方面，（1）矿物颗粒的品质；（2）颗粒的多彩性；由于上述变化及其不同的组合，加上壶型的变化，使紫砂壶有无穷的变化与经久不衰的魅力。正是由于这些特性，使它明显区别于瓷器或者其它门类的陶器，如瓷器的本色就只有白色的高岭土，其色彩的变化取决于制作过程中添加中表面的各种人工制造的釉色，而非天然颜色。例如，我们欣赏朱泥紫砂壶，看重的并不是其中红色粘土（基质）的颜色，而是其中朱色石英颗粒的颜色；我们推崇本山绿泥的稀有，是因为其中含有的小米黄偏绿色的石英颗粒；我们喜欢段泥壶（包括降坡泥料壶），是偏爱其中多彩的石英颗粒；我们稀罕早已停产的四号井底槽青紫砂壶，是因为其绵密、厚重、古朴的沙感给我们带来的茶道享受。

石英颗粒在紫砂矿料中的地位，决定了我们认识紫砂矿料和评价紫砂壶的品质，首先必须从了解石英的特性开始。

一、从矿物品质特性来认识石英

我们日常生活中离不开的金属元素，如铁、铝和铜，其熔点一般都比很高，分别为1538°C，660°C和1083°C 。但仍然明显低于组成石英化合物二氧化硅（SiO2）的熔点1600-1700°C。所以，无论是其不活跃的非金属属性，还是其熔点，都比我们厨房中的金属器具要稳定得多，健康与环保得多。

我们再与我们常用的碗、勺、杯和盘等瓷器相比，紫砂器也具有很大的优点。瓷器的主要成分是高岭土，主要由高岭石组成，化学式为Al2O3·2SiO2·2H2O，其中铝元素是高岭土的第二大主要成分，形式为三氧化二铝，含量为30.32%。过多的铝元素对人体健康不太友好，所以现在铝锅制造与使用越来越少。

自然界中的固体物质有软有硬，这是每个人的生活常识，但如何判断哪个软哪个硬？用什么来作为标准来衡量？早在1812年，德国矿物学家弗里德里希·莫斯（德语：Friedrich Mohs）提出一套评价物质硬度的相对标准，称为“莫氏硬度”（Mohs scale of mineral hardness），这是一种利用矿物矿物之间互相刻划来划分的矿物硬度标准。

上述莫氏硬度标准将十种常见矿物的硬度由小至大分为十级，即（1）滑石、（2）石膏、（3）方解石、（4）萤石、（5）磷灰石、（6）正长石、（7）石英、（8）黄玉、（9）刚玉、（10）金刚石（钻石）。具体鉴定方法是，在未知硬度的矿物上选定一个平滑面，用上述已知矿物的一种加以刻划，如果未知矿物表面出现划痕，则说明未知矿物的硬度小于已知矿物；若已知矿物表面出现划痕，则说明未知矿物的硬度大于已知矿物。很显然，人们早已把石英矿物作为一种标准矿物，其硬度为7。

图1. 多彩的石英颗粒

二、从矿物颜色变化来认识石英

纯净的石英晶体是白色透明的，但由于石英晶体形成时，其周围有其它微量（杂质）的参与，导致石英晶体无论是颜色、甚至在特性方面都发生了变化。在下表1中，作者总结国内外研究成果，汇总了地壳中主要石英矿物的种类、颜色变化及其成因。

表1.  主要石英的种类、颜色及颜色成因

以下是几种特别引人注目的变化：

1. 铁及其伴随的某些有限的辐射可以形成紫水晶的浓郁色调；

2. 镁可以形成蔷薇石英的柔和粉红色；

3. 锰通常会赋予石英粉红色调；

4. 钛能增强某些类型石英的蓝色而闻名。

5. 当铝和磷在晶格中取代部分硅的位置的时候，就会产生粉晶（rose quartz），其颜色从淡粉红色到玫瑰红。

结晶环境是影响石英颜色的重要因素，石英形成的温度可以决定其纯度和净度。例如，在浓溶液中缓慢结晶的石英往往更净度，而更快的冷却会导致杂质更多，从而产生丰富多彩的变化。石英通常在高压高温下形成，由于晶格受到应力，这会导致不同的颜色，从而形成像黄水晶这样的色调，其淡黄色与其生长条件密切相关，黄水晶在自然界中相对稀有，因此优质黄水晶样本是收藏家的珍品。石英由熔岩或热液冷却结晶而成。特殊的地理位置，往往更适合某些类型的石英。例如，南美洲的安第斯山脉为富含矿物质的流体提供了理想的条件，从而形成了美丽的紫水晶晶体。相反，矿物质供应有限的地区可能会产出更清晰、色调更柔和的石英。

石英晶体由其结构中重复的图案组成，称为晶格。有时，当晶体形成时，会发生某些事情导致这种晶格结构出现缺陷或不规则性。这些缺陷会影响石英的颜色以及最终晶体的性质。自然辐射能导致石英晶格的缺陷，这些自然辐射的主要来源通常是地壳中的放射性元素，例如铀、钍和钾随着时间衰变而发出辐射。在石英晶体长时间暴露自然辐射下时，高能粒子和射线会与晶格相互作用，造成破坏并产生结构缺陷。例如，烟晶的颜色从棕色到黑色，自然辐射会使透明石英产生缺陷，使晶体看起来呈烟熏色或深色。

宜兴紫砂岩中石英颗粒的颜色，反映了独特的地质历史与地质化学过程，包括沉积前（pre-depositional）与沉积后（post-depositional）的变化。这些将在以后讨论底槽青矿料中“鸡眼”成因的时候专门加以讨论。总的来说，石英的颜色是由石英晶体中的杂质决定的，这些杂质来自周围的岩石和矿物，石英矿物在初始形成时，会被其他岩石和矿物包围，杂质元素或物质会在石英晶体生长过程中进入石英晶体。在石英形成以后，作为沉积物堆积在五通群石英砂岩地层中以后，被深埋到地壳深部，经历了浅变质过程，期间，含有铁铝等元素的热液也可以携带许多溶解的元素，生长中的石英晶体就会吸收这些元素，变成多彩的石英颗粒。

Эта статья была закончена в мой день рождения в Джохор-Бару, Малайзия. Несколько последних слов на русском языке — специально для меня. Надеюсь, когда я увижу эту статью в будущем, я смогу вспомнить некоторые моменты из жизни, когда я её писал.