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石英在自然界的分布仅次于长石，是岩浆岩、沉积岩、变质岩和热液脉的主要矿物成分。地壳深部岩浆在上涌过程中，会带来大量热液流体，游离SiO2是成矿流体中主要成分之一。 脱离了高温、高压地壳深部环境的成矿流体，在地质构造运动中会随着温度、压力等成矿地质环境变化，出现显晶质结晶，或隐晶集合体沉淀。 当富含游离SiO2流体赋存于有足够结晶空间的地质构造部位时，游离SiO2会结晶成单晶体水晶、连生体或晶簇集合体（图1-3）。
1、连生、浮生与交生 自然界中水晶单晶体在结构上会以不相关联的独立单体产出，如多晶集合体、晶簇等，这种彼此独立的单体连生形态称之为不规则连生。
自然界中水晶单晶体也会以结构上彼此连通或密切相关的多个晶体的连生体产出，这种连生体的形态称之为规则连生。
浮生，是指一种晶体以一定的面网和确定的取向关系附着生长于另一种晶体表面，或者同种晶体以不同单形相似面网的晶面浮生在一起的规则连生，二者可以是不同种矿物的晶体。
交生是指不同种矿物晶体或同种矿物晶体之间，彼此以一定的取向关系交互结晶生长，形成交叉连生体的现象。交生晶体的结合部位与浮生很类似，所不同的是呈交生关系的两种晶体互呈交嵌关系。通常在同种矿物晶体彼此之间，不存在对称关系。
2、矿物的结晶特征 矿物的形态是指矿物的单晶体与规则连生体以及同种矿物集合体的形态。 矿物形态是矿物最重要的外部特征，是其化学组成与内部结构的外在表现，是鉴定矿物的重要依据。 矿物生长的动力学过程及介质的物理化学条件对矿物的形态变化有明显的约束，矿物的形态隐含了大量的成因信息，是矿物成因的重要标志，也是寻找矿物资源的重要依据。 （1）矿物的结晶习性 在一定的条件下，矿物晶体趋向于按照自己内部结构的特点自发形成某些特定的形态，这种性质称之为矿物的结晶习性。 按照矿物单体在三维空间的发育比例，可将其形态分为如下3种类型： 一向延长型：晶体沿某一个方向特别发育，成为柱状、针状或纤维状形态。
二向延长型：晶体沿两个方向上相对更为发育，形成板状、片状、鳞片状、叶片状等形态。
三向等长型：晶体沿三个方向发育大致相等,呈粒状或等轴状。
双端水晶：在大多数环境中，石英晶体附着在寄主岩石基底上，只有一个尖端，即向一个方向生长发育，形成顶端呈陡峭的金字塔形,但是自然界中也发现有双端皆发育的晶体。
（2）矿物集合体的形态 矿物集合体是指由同种矿物个体的形态及其集合方式，自然界的矿物大多以集合体形式产出。 根据单个矿物颗粒的大小，矿物集合体可分为肉眼或放大镜下可以鉴辨认单体的显晶集合体，显微镜下才能辨认单体的隐晶集合体和在显微镜下也不能辨认单体的胶态集合体。 水晶的集合体从晶体的连生方式上可区分为规则连生、不规则连生，在外观形态上会呈现出各式各样的具有矿床特色的类型，如晶簇、权杖水晶、缝合线水晶、球状水晶、花状水晶、仙人掌水晶及骨干水晶等，从水晶单晶的接触方式来看主要为接触、穿插和丛生等。
（3）矿物表面的微形貌 在理想状态下，晶体可生长成面平、棱直、角顶尖锐且符合其固有对称的理想晶，然而在实际的矿物晶体中，其晶形常成歪晶，其晶面常见各种条纹、台阶、凸起（生长丘）或凹坑（蚀象）等，矿物晶体表面的这些微观形态统称为矿物的微晶貌。矿物表面的微晶貌是矿物在形成过程中介质条件交替变化而使不同单形交替生长，或由于地应力变化而使之发生位错，或形成后溶解的产物造成的，其形态和分布既受晶体本身固有的结晶规律所制约，又受不同阶段环境变化的影响。 因此，矿物表面的微形貌特征，既是矿物鉴定的标志，也是识别单形或其规则连生和真实对称的标志，还是研究矿物发生史中介质和环境条件变化的标志。 石英柱面上常见由六方柱与菱面体的晶面交替发育而成的横纹,晶体柱面发育横纹和多边形蚀像。
生长丘，指晶体生长过程中在晶面上形成的具有一定集合形态的小突起。同一晶面上的生长丘具有相同的规则外形。生长丘系由原子（或离子）沿晶面上局部晶格缺陷堆积生长而成，其坡面也是晶面台阶组成的。 蚀象，指晶体受溶蚀而在晶面上生成的具有一定几何形态的凹坑（或称蚀坑）。由于蚀象受晶面附近质点排列方式的控制和环境条件的影响，不同矿物晶体和同一晶体不同单形面上蚀象的形状和取向便不相同，只有同一晶体且同一单形晶面上的蚀象才可能相同。故蚀象常用量鉴定矿物、判断晶面是否属于同一单形，确定晶体的真实对称，区分晶体的左右形。 晶面条纹，有聚形纹和双晶纹之分。 聚形纹是指不同单形交替生长而使它们的晶面规律性交替出现，进而在晶体的某些晶面上形成的一系列直线状平行条纹。 双晶纹，是双晶结合面的痕迹，其形态取决于双晶面的形态。 聚形纹只见于晶面上（不同单形的内部结构连续一致），双晶纹可见于双晶结合面通过的整个晶体中（不同单体的结构方位不一致）。
晶面台阶和螺旋纹：晶面台阶指晶体按层生长和螺旋生长机制发育时，晶面上保留的一些阶梯状和螺纹状微形貌。两种微形貌都产生阶梯，阶梯的高度和宽窄与生长条件密切相关。
3、晶体形态 依据结晶学特征，水晶很多时候并不是以单晶形式产出，而是以双晶、晶簇，及晶簇集合体的方式产出。严格的说，双晶、晶簇，及晶簇集合体都是单晶的集合体。 （1）单晶 石英晶体属于三方晶系，偏方面体晶类。晶体一般由六边棱柱m，菱面体r和z，三方双锥s以及三方偏方面体x等单形组成，具有三重旋转对称性。
天然石英常具有不同的晶体习性，常见的单形有：六面棱柱状、菱面体、三方双锥和三方偏方面体等。正菱面体r一般要比负菱面体z发育，有时r与z同等发育，外观上呈假六方双锥。正菱面体r常以单体存在，负菱面体z单独存在不多见。
晶体的结晶习性是指晶体在一定生长条件下所具有的结晶形貌特征，晶体的形貌决定于晶体内部结构和生长时的物理化学条件，同一种晶体在不同的生长条件下晶体的结晶形貌是不同的，晶体的各个面族的相对生长速率决定了晶体的形貌特征。 在不同生长地质环境中，富含游离SiO2流体的稳压环境会出现较大的差异，水晶生长时沿C轴方向与径向的相对生长速度是不同额。在低温热液条件下，水晶呈长柱状或针状；当流体温度珠宝升高时，水晶轴向生长速率逐渐减慢而径向速率增加，晶体呈柱状或短柱状甚至柱状消失显双锥状。 目前发现的水晶晶体形态约有100种，较为常见的有以下8种类型。
正常习性:“典型的”石英晶体，没有或只有轻微的锥形（图35a）。 三方习性:晶体具有明显的三角形对称性，例如，由于缺少z面，或由于三角形横截面，如在晶体中具有Muzo习惯(h) （图35b）。 六方习性:晶体具有菱形面和棱镜面的均匀发展（图35c）。 道芬习性:水晶头处菱形面占主导地位（图35d）。 提挈诺习性：由陡峭的菱形面逐渐变细的晶体（图35e）。 木佐习性:晶体的棱柱面在z面下面是锥形的，因为它们是由一系列交替的m面和z面组成的，并且在晶体尖端有一个三角形截面(Gansser, 1963) （图35f）。 假立方英习性:主要呈r形或z形的晶体，看起来像轻微扭曲的立方体（图35g）。 假六方习性:晶体具有非常小或没有棱柱面，通常为双棱柱形，也称帕德兰习性（图35h）。 针状水晶:晶体沿c轴大大拉长（图44）。
石英晶体有旋向性特征，水晶有左形晶和右形晶之别。区分石英晶体左形、右形的标志是s、x面位于r面左、右位置的不同。
（2）双晶 双晶是晶体规则连生的一种，是两个或两个以上同种晶体按一定的对称规律形成的规则连生，也称为孪晶。 双晶律，指双晶中单晶体间相互连生的规律。 石英的双晶种类很多，常见的主要有道芬双晶、巴西双晶、道芬- 巴西联合双晶、日本双晶，此外还有一些并不常见的双晶律种类，如：Esterel 律、Sardinian 律、Breithaupt 律和Cornish 律双晶等。 不常见的双晶由于数量较少，是否具有代表性，或是否普遍存在于自然界中等问题，任然存在一定的争议。 从发现的水晶双晶律种类类型数量来看，道芬双晶比巴西双晶出现的概率高，道芬-巴西联合律双晶也比巴西双晶出现的概率高。 道芬双晶，首先发现于法国南部道芬省；巴西双晶，以巴西的双晶最为闻名。 道芬双晶、巴西双晶，两者在外形上与单晶体相似。
道芬双晶是以长轴C轴委双经轴，由两个右形晶或两个左形晶组成的贯穿双晶；巴西双晶是以（1121）委双晶面，由一个左形晶和一个右形晶组成的贯穿双晶。两者区别，可依X面（三方偏方面体）的分布来识别：如X面绕C轴每隔60出现一次，则一定是道芬双晶；若两个X面成左右反应关系对称分布，则应为巴西双晶。 道芬双晶的缝合线一般是曲线，道芬双晶双晶纹不规则，多呈港湾状，组成双晶的两个单体光轴平行，光性相同。巴西双晶的缝合线一般是折线，双晶纹平直，多呈直线状或角状，组成双晶的两个单体光轴平行，但旋光性相反。 蚀像特征来看，若两边蚀坑间存在对称面则为巴西双晶。
道芬- 巴西联合双晶：晶体在一个晶体中显示道芬律和巴西律结晶特征，有时晶体在表示特殊类型的孪生的位置上显示x或s面。电子显微镜研究表明，当巴西律双晶被加热并形成新的道芬双晶时，它们的左、右手畴在相互旋转时不共享边界。 倾斜双晶：在具有倾斜主轴的双晶中，只有日本双晶是最为常见的。 日本双晶，双晶中两单晶体沿C轴以84°33″角度形成夹角,呈现出像心型或是蝴蝶一样形状，该类型双晶最早在日本的山梨县发现。 日本双晶属于接触双晶，晶体表面通常看起来呈锯齿状，但在晶体内部是完全笔直的，并形成一个薄平面，从晶体底部延伸到分支之间的v形凹痕。大多数日本双晶是扁平的，通常它们比非双晶晶体更大。根据双晶的两个分支的手性，可以区分8种不同的基本双晶子类型。
a-日本律，b- Breithaupt律，c-Reichenstein-Grieserntal律，d- Zinnwald律
双晶的判别 自然界中，大部分的水晶都是双晶的，无双晶的水晶较为少见。 双晶的结合面在晶体表面（包括晶面、解理面、断口）表现为“缝合线”，缝合线可以是直线、折线或曲线，这种缝合线即为双晶纹。缝合线的两侧因为是属于两个个体，所有晶面性质有差异，如晶面条纹不连续，明暗也可能有所不同。 在构成双晶的两个单晶体间﹐会有部分的对应晶面﹑对应晶棱相互平行，它们可以通过某一反映、旋转180°或反伸（倒反）的对称操作而达到彼此重合或完全平行。 在锥光下观察，锥光下沿着光轴的方向观察可见旋光干涉图，测定其为左旋或右旋，一定不同位置，观察其旋光性，如果在同一晶体上一部分为左旋型，另一部分为右旋型，及具有螺旋桨式干涉图，表明该晶体具有双晶。 在反射光下直接观察，运用放射光（自然光、灯光均可），在一定的角度下也可直接观察到天然水晶的双晶纹。 但是由于在道芬律、巴西律、联合律及日本律等双晶中，两个单体的光率体是相同的或相近的，导致水晶的双晶现象在偏光镜下不能辨别。除了道芬律、巴西律、联合律及日本律外，水晶还有多种双晶律，这些双晶律有些是较罕见的，有些即使很常见但却很难被鉴别出来。也就是说，我们可以判断出这个晶体是双晶，但是判断双晶的类型可能存在较大的困难。 如果开展这项工作就要动用偏光镜、电子背散射衍射仪等，当然破坏性的如酸溶蚀在必要时候也是可以选择的方法之一。 根据晶体连生的方式，常见的主要有接触双晶、穿插双晶，如日本双晶即为接触双晶，而道芬双晶、巴西双晶属于穿插双晶的一种。 （3）晶簇 石英晶簇，是指由生长在岩石的裂隙或空洞中的许多矿物单晶体所组成的簇状集合体，在成矿地质环境较简单时，它们一端固定于共同的基底岩石上，另一端自由发育而具有良好的晶型。晶簇可以是单一的同种矿物的晶体组成，也可以由几种不同的矿物的晶体组成。 由于受几何淘汰率的制约，一向延长的单晶体在晶簇中往往发育完善，最终能形成与基底近于垂直的、大致平行排列的梳状。 石英晶簇集合体还可以呈梳状、毛发状和树枝状等形态。
当成矿环境复杂多变时，在已经生长发育晶体表面会多次的出现杂质矿物结晶，这些杂质矿物会被作为基底或生长核，从而引起众多不同生长中心的生长层之间相互叠加覆盖，最终造成新的石英晶体呈晶簇集合体形式生长发育。如内蒙古黄粱岗铁阳起石绿水晶。
（4）水晶洞 水晶洞是一种特殊的晶簇集合体，是结晶空间发育的玛瑙变种。 当富含游离SiO2流体处于一个相对密闭的空间，就会出现纹带状（或环带状）结晶沉淀，形成玛瑙球皮壳，或是形成具有薄壳状纹带结构的水晶晶洞。 当玛瑙球中结晶空间发育时，核心部位会出现类似于水晶洞的显晶质水晶集合体。
（5）达碧兹水晶 达碧兹本意是西班牙语“车轱辘”——研磨蔗糖的车轱辘。 1946年在哥伦比亚穆佐（Muzo）比亚博兰卡（Pena Blanca）祖母绿矿区发现了一种横切面具有六条臂结构特征的祖母绿，这种结构特征与当地研磨蔗糖的车轱辘相似，于是当地人把具有横切面具有六条臂结构特征的祖母绿称为达碧兹祖母绿。 后来人们逐渐发现，许多结晶矿物都具有“达碧兹”结构特征，如红宝石、蓝宝石、电气石、菱锰矿、红绿柱石、水晶、尖晶石、石榴石、樱花石等。 从晶体学特征来看，三方晶系和六方晶系的矿物中都有可能出现这种横切面具有六条放射状色带或包裹体富集所带来的视觉上的“达碧兹”结构现象，在偏光镜下会出现绚烂的彩虹星光。
（6）缝合水晶 在近乎完整的一块水晶中，有时会看到一条笔直的白色的雾状线（或是条带）。在一类型的水晶通常都不是单独的个体，而是多个晶体的浮生、交生，单独水晶往往具有偏平的板状特征。 普遍的看法，这种特征是由于在晶体螺旋生长过程中，由于晶体生长过程中反复开裂，聚集了大量的流体包裹体，这种白色的雾状线（或是条带）事流体包裹体的光线折射所致。
（7）权杖水晶 顾名思义，在水晶的一端形成较大的头，而另一端形成较细的把柄，整体上看来犹如皇家的权杖。 这种水晶，有相当一部分是由于第二世代尖端水晶结状过度生长所致。
（8）骨干水晶 又称骸骨水晶，典型特征为晶体沿晶棱和角顶方向特别发育，晶面中心相对凹陷，晶体不呈多面体形态，而是成为某种形式的骨架，骸晶主要呈漏斗状、树枝状、羽毛状等形态。在热液流体的快速冷却或是粘度过大的条件下，会导致溶质的供应不均匀，在晶体角顶和晶棱部位接受质点堆积的机会远比晶面中心大，是晶体沿角顶和晶棱生长速度特别快，形成了这种具有骨干特征的骸晶。从结晶学上看，这种晶体具有平行连生的特点。
（9）球状水晶 球状水晶严格的说应该是晶簇的一种，由于基底岩石的块度较小，发育的水晶晶簇外观上呈球形。
（10）溶蚀水晶 在水晶结晶过程中，或是在水晶结晶完成后，后期的热液流体再次的进入水晶结晶构造空间，当热液流体中的游离SiO2不足处于严重亏损时，先前结晶形成的水晶会出现不同程度的溶蚀。 还有另外的情况就是，水晶中含有抗风化能力差的矿物，在风化的过程中脱离所致。
（11）干涉水晶 顾名思义，该类型水晶在生长发育阶段受到外力的干涉，外在的作用力在生长发育的水晶上留下了被干涉印记。 如内蒙古黄岗梁产出的干涉水晶，就是由于产出于层状方解石中，层状方解石结晶文对水晶的生长环境进行了约束干涉，在水晶表面留下一层层的干涉刀砍纹，当水晶生长突破层状方解石后就会有较为完整的晶体。
4、再次结晶水晶 在结晶学上，晶体的多次结晶现象被称为世代。在构造地质上，这是多期次热液活动。尽管在水晶结晶之后会留有结晶空间，但是这样的结晶空间不会无限次的被打开，通常水晶的多期次结晶不会超过三次。除非第一次水晶结晶之后，留有的成矿空间非常巨大，普遍情况下水晶的二次结晶才是最为常见的地质现象。 这里提到的水晶二次结晶，指的是由于再一次的构造热液活动带来新的水晶发育生长。有些时候，我们常见的水晶中晶体形态尽管存在多个的晶体叠加，但是这些晶体尽管在空间上、外观上具有一定先后发育关系，但是从富含游离SiO2流体的产生特征来看，这些在空间上、外观上具有一定先后发育关系的水晶皆属于同一期次的热液构造活动。 有些时候，我们需要花费力气来判断，这究竟是一次结晶的不同阶段还是再次结晶。 下图95-97中的水晶具有再次结晶特征，如图95中透明水晶表面再次的形成乳白色外壳结构特征，图96、97中透明水晶表面紫晶为再次结晶。但是图98-101中的水晶尽管可以看到水晶的不同圈层特征，但是这种形态为同一次结晶过程中不同矿物的沉淀结晶韵律表象。图102中，从形态上看，两个紫晶具有先后结晶特征，但是却是同一热液阶段的产物，因此不能称为再次结晶水晶。
说明：文中图片来自于网络收集整理。 |
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