解读矿物的环境：石英、水晶、玛瑙、蛋白石、燧石
来源：忠言慧语（微信公号ID：zyhy_zzh）
作者：张忠慧
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基因（元素）上天赐定，结果（矿物）决定环境。
“SIO2”想说的话－虽然我们的成份都是SIO2，但是，由于不同环境下的结晶程度差异，形成了不同的矿物晶体。当二氧化硅结晶完美时就是水晶；结晶不完美的就是石英：二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙；二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石；二氧化硅晶粒小于几微米时，就组成玉髓、燧石、次生石英岩。我来自岩浆的热液，在岩石留下的空洞里，经过充分的结晶，变成了人见人爱的“紫水晶”、“黄水晶”和“墨水晶”等；而在岩石的裂隙部位，由于没有充分结晶的时间和空间，我只能形成它却成了为人类提供玻璃原料的“硅石资源”。
一、石英
石英一般指低温石英（α-石英），是石英族矿物中分布最广的一种矿物，也是一种物理性质和化学性质均十分稳定的矿物。广义的石英还包括高温石英（β-石英）和柯石英等。是晶体属三方晶系的氧化物矿物，主要成分是二氧化硅，化学式是SiO2。纯净的石英无色透明，因含微量色素离子或细分散包裹体，或存在色心而呈各种颜色，并使透明度降低。表面具玻璃光泽，断口呈油脂光泽。硬度7，无解理，贝壳状断口。比重2.65。具压电性。
石英块又名硅石，用途相当广泛。远在石器时代，人们就用它制作石斧、石箭等简单的生产工具，以猎取食物和抗击敌人；石英钟、电子设备中把压电石英片用作标准频率；熔融后制成的玻璃，可用于制作光学仪器、眼镜、玻璃管和其它产品；其与粘土在高温中生成的莫来石晶体赋予瓷器较高的机械强度和化学稳定性，并能增加坯体的半透明性，是配制白釉的良好原料。此外，还可以做精密仪器的轴承、研磨材料、玻璃陶瓷等工业原料。无色、透明的石英，希腊人称为“Krystallos”，意思是“洁白的冰”，他们确信石英是耐久而坚固的冰。中国古代人认为嘴里含上冷的水晶能够止渴。
二、水晶
1、概述
水晶（rock crystal）是宝石的一种，石英的结晶体，在矿物学上属于石英一族。主要的化学成份是二氧化硅，化学式为SiO2。纯净时形成无色透明的晶体，当含微量元素Al、Fe等时呈粉色、紫色、黄色，茶色等。经辐照微量元素形成不同类型的色心，产生不同的颜色，如紫色、黄色、茶色，粉色等。含伴生包裹体矿物的被称之为包裹体水晶，如发晶、绿幽灵、红兔毛等，内包物为金红石、电气石、阳起石、云母，绿泥石等。
2、形成
水晶的形成多是在地底下岩洞中，需要有丰富的地下水来源，地下水又多含有饱和的二氧化硅，同时此中的压力约需在大气压力下的二倍至三倍左右，温度则需在550－600℃间，再给予适当时间，水晶就会依着「三方晶系」（hexagonal system）的自然法则，而结晶成六方柱状的水晶了。
通常，在人为控制的理想环境中，即是物理、化学条件都符合上述条件的状况下，水晶的生长速度约为每天0.8毫米（mm）。这也是许多人造水晶的实验室、工厂的标准生产速度。由此所培养出来的水晶，就是所谓的「人造水晶」（synthetic quartz），通常多切割为晶片（chips）供作电子、电脑、通讯工业用途；也有人称为「养晶」（cultivated quartz, cultured quatrtz），虽是使用不同的名词，其实讲的是相同的东西。一般，工业用途的人造水晶，其厚度约需三厘米左右，即30mm，需要约40 天左右的时间来成长；若要供作珠宝业来磨成十厘米（100mm）以上的水晶球，通常约需120～180 天也就够了。但是，这都是在人为控制下最理想的环境中，才有可能有这种速度，在自然界中，情形就没有这么乐观，因为原料、水质、温度、压力等等的条件一直在变化当中，很难得达到理想状况，通常都需要数万倍、或是数百万倍的时间，才能达到相同的成长。 这也是为什么「地质年龄」动则以「百万年」为计算基数，也是「天然水晶」（natural crystal）之所以珍贵之处。
正常的水晶在生长时，多可以发现和柱形尖端棱线平行的生长纹（growth lines）。由于在地底、岩洞中的生长空间多狭窄，尤其在遇到地震时，或地壳变动时，甚至容易遭到其他矿石的挤压，常常会压迫产生不同的「晶面」。还有，当水晶还是在液态状的时候，常常也会包覆着其他的矿石、泥灰一起结晶成长，如金红石（稍后变成发晶）、火山泥灰（稍后变成幻影水晶）等等。所有的这些，都是「自然的一部分」，请不要视为「瑕疵」。
3、文化
水晶文化历史悠久，古人曾赋予它一串极富美感的雅称：水玉、水精、水碧、石英等。
水玉：中国最古老的称法把水晶叫水玉，意谓似水之玉，又说是“千年之冰所化 ”。唐代诗人温庭筠《题李处士幽居》写道：“水玉簪头白角巾，瑶琴寂历拂轻尘 。水玉一词最早频繁出于《山海经》：“又东三百里，日堂庭之山 …… 多水玉”；“丹山出焉，东南流注于洛水，其中多水玉”；“逐水出焉，北流注于渭，其中多水玉”。司马相如《上林赋》曰：“水玉磊河”。水晶得名水玉，古人是看重“其莹如水，其坚如玉”的质地。
水碧：《山海经》中，水晶又被称作水碧：“又南三百里，日耿山，无草木，多水碧”，郭璞注：“亦水玉类”。这种称谓常被文人所引用，晋代郭景纯《璞江赋》道：“鬼，水碧潜”。水晶又有人称它叫玉瑛。《符瑞图》载“美石似玉，水精谓之玉瑛也。”
水精：水晶为何称为水精？《广雅》有巧解：“水之精灵也”；李时珍则说：“莹洁晶光，如水之精英”。细加考究，此称还蕴含浓厚的宗教意味呢！水精一名，最初见于佛书，后汉支曜翻译的《具光明定意经》说：“其所行道，色如水精”。
石英：《广雅》称水晶叫石英，色白如莹者又叫白。为附的异形字。司马相如《子虚赋》就有“雌黄白”之句。苏林解释：“白，白石英也”。
其它描述：《庶物异名疏》中说： “水精出大秦国，一名黎难”。结晶完整的水晶晶体，就如参差交错的马齿，所以人们又叫它马牙石。先民们最早用它研磨成眼镜片，因而送它一个眼镜石的绰号。水晶有通称，也有俗称。广州一带称水晶叫晶玉，又名鱼脑冻；江苏东海县山民发现水晶会 “窜火苗”，于是给它起个放光石的俗名。世间一物多名，不足为奇，而像水晶拥有这么多的别称，实不多见。瞧，从水玉、水碧、白玉、玉瑛、水精、石英、黎难、晶玉到菩萨石、马牙石、眼镜石、放光石、千年冰、高山冻、鱼脑冻等等，简直构成一部奇石鉴赏史。
三、玛瑙
玛瑙也作码瑙、马瑙、马脑等，是玉髓类矿物的一种，经常是混有蛋白石和隐晶质石英的纹带状块体，硬度6.5-7，比重2.65，色彩层次明显。有半透明或不透明的。常呈致密块状而形成各种构造，如乳房状、葡萄状、结核状等，常见的为同心圆构造。具有不同颜色构成的玉髓，通常有绿、红、黄、褐，白等多种颜色。按图案和杂质可分为缟玛瑙、缠丝玛瑙、苔玛瑙，城堡玛瑙等。常用作玩物、观赏物、饰物或玩赏物。古代陪葬物中常可见到成串的玛瑙球。最为突出和神奇的象形是一盏“心灯（心灵之灯）”据悉成交价高达7位数，被誉为战国红之魂。
“玛瑙”早期被书写成“马脑”，最早见于后汉安世高所译的《阿那邠邸七子经》一书。南北朝时鸠摩罗什译《妙法莲华经》称：“马脑，梵云遏湿摩揭婆”、“色如马脑，故从彼名”。唐代高僧慧琳著《一切经音义》解释称：“'阿湿缚’(Asmar-)者，此云'马’也，'揭波’者(-garbha)，脑也。”还有说法称，三国时期曹丕同父亲曹操北征乌桓，当地的人进贡玛瑙酒杯一只，曹丕见酒杯红似飞霞，晶莹剔透，便挥笔写下《马脑勒赋》，在序中说：“马脑，玉属也，出西域，文理交错，有似马脑，故其方人固以名之。或以系颈，或以饰勒。余有斯勒，美而赋之。命陈琳、王粲并作。”
有学者分析认为：说玛瑙出自西域，是因为当时我国还没有开采，大多来自西域、印度、波斯、日本等国的贡品，这些贡品常常是人们认识这种宝贝的重要途径。自佛经传入中国后，翻译人员考虑到“马脑属玉石类”，于是巧妙地译成“玛瑙”。由于佛教传入中国，对中华文化产生深远影响，“琼”和“赤玉”等名字也逐渐被“玛瑙”所替代。
玛瑙的形成与燕山期岩浆活动有关，大约在一亿年以前，地下岩浆由于地壳的变动而大量喷出，熔岩冷却时，蒸气和其他气体形成气泡。气泡在岩石固结时被封起来而形成许多洞孔。很久以后，洞孔浸入含有二氧化硅的溶液凝结成硅胶。含铁岩石的可熔成份进入硅胶，最后二氧化硅结晶为玛瑙。
世界上玛瑙著名产地有：中国、印度、巴西、马达加斯加、美国、埃及、澳大利亚、墨西哥等国。墨西哥、美国和纳米比亚还产有花边状纹带的玛瑙，称为“花边玛瑙”。美国黄石公园、怀俄明州及蒙大拿州还产有“风景玛瑙”。我国玛瑙产地分布也很广泛，几乎各省都有，著名产地有：云南、黑龙江逊克、辽宁、河北、新疆、宁夏、内蒙古等。
玛瑙自古被视为美丽、幸福、吉祥、富贵的象征，因其兼具瑰丽、坚硬、稀有三大特征，从而荣膺“玉石”桂冠。地处辽西的阜新是中国主要的玛瑙产地、加工地、玛瑙制品集散地，玛瑙资源储量丰富，占全国储量的50%以上，且质地优良。
由于古代玛瑙能使人隐身的传说，使玛瑙几千年来倍受人们的推崇和爱戴。因为玛瑙美丽的外表和坚韧的质地，人们把她作成装饰品和实用品。玛瑙是已知的最古老的玉石之一，这一点从玛瑙广泛用于古苏美尔人和埃及人的护身符、容器及装饰件中都可以得到证明。在罗马时代，玛瑙凹雕（阴雕玉）图章和戒指特别受人们的垂青。玛瑙是《圣经》中记载的 “火之石”之一（《旧约》）。《圣经》中有把玛瑙赠予给摩西和在亚伦胸甲上配戴的记载（《出埃及记》）。玛瑙系列之---红条纹玛瑙是耶路撒冷城墙地基石所用到的十二种宝石之一（《启示录》）。根据早期作家Caesurae主教安德鲁的解释，耶路撒冷十二种宝石分别象征了十二个基督传教士，红条纹玛瑙象征的是詹姆士传教士。
四、蛋白石
蛋白石是天然的硬化的二氧化硅胶凝体，含5-10%的水分。蛋白石与多数宝石不同，属于非晶质，蛋白石中有些不稳定的非晶质结构会因为水分缺失而变色甚至出现裂缝，但是也有一些结构非常稳定的蛋白石在正常环境中无变化。蛋白石在矿物学中属蛋白石类，包含变彩和不变彩的两种宝石，是一种含水的非晶质的二氧化硅。
蛋白石作为宝石，英文名为opal，音译为欧泊，澳宝。是二氧化硅的水合物，成分为SiO2·nH2O，断口为贝壳状。蛋白石如果沉淀在生物遗骸中，则形成“有机宝石”，沉淀在海螺遗骸中，则形成“螺化玉”，螺化玉仅在海南少有发现，当地人称为螺化石或海玉，因数量稀少极为珍贵。
蛋白石的形成是在低温条件下慢慢沉积的，可以在几乎所有岩石中生成，不过一般都是在石灰岩、砂岩和玄武岩中发现。也可以人工合成蛋白石，不过人工合成的密度较低并多孔。蛋白石主要充填况在沉积岩中的孔洞或火成岩中的矿胍，形成石笋或钟乳石，并在化石木、动物硬壳和骨骸中取代有机物。澳大利亚是蛋白石出产最多的国家，蛋白石也是澳大利亚的“国石”。澳宝蛋白石主要分为三种。黑澳宝 (black opal)出产于新南威尔士省； 铁矿石澳宝 （boulder opal）出产于昆士兰省，其中最为罕有的是江达区（jundah）出产的管状澳宝（pipe opal）；以及白/水晶澳宝（white/crystal opal）出产于南澳。
五、燧石
燧石俗称“火石”，是比较常见的硅质岩石，质密、坚硬，多为灰、黑色，敲碎后具有贝壳状断口，根据其存在状态，分为两种类型：层状燧石：多与含磷和含锰的黏土层共生，分层存在，单层厚度不大，但总厚度可达几百米，有块状和鲕状的区别。结核状燧石：多产于石灰岩中，有球状、卵状、棒状、盘状、葫芦状、不规则状等结核体，一般只有5-15厘米，大的可达1-2米。
燧石由于坚硬，破碎后产生锋利的断口，所以是最早为石器时代的原始人所青睐，绝大部分石器都是用燧石打击制造的。燧石和铁器击打会产生火花，所以也为古代人用作取火工具，中国古代常用一小块燧石和一把钢制的“火镰”击打取火，所以燧石也叫作火石，燧石枪也是利用扳机击打火石引发火药的。现代利用燧石的坚硬性质，将燧石作为研磨的原料。
关于火祖燧人氏取火的说法，也有两种。人们认为《韩非子·五蠹》的历史记载较为权威：“民食果蓏蚌蛤，腥臊恶臭而伤害腹胃，民多疾病。有圣人作，钻燧取火，以化腥臊，而民悦之，使王天下，号之曰燧人氏。”燧人钻燧取火，无有疑问。然而，关于燧，有人说是燧石，有人说是燧木。正因有人说是燧木，才有了燧人氏钻木取火之说。说远古时代以燧木取火的氏族，又称“燧明国”。而采取钻燧取火之说，正如1992年《人民日报》上写的那段话：“传说远古的商丘芒砀山一带的山林，有不少燧石裸露在外。部落成员用石块追打野兽时，石块和燧石相撞发出火光，燃着了枯木。他们从中得到启发，发明钻燧取火。由于钻燧取火不易燃着枯木，后来阏伯便把火种取到一块高地保留，供人们随时点火来用，造福于人类。”击燧石取火的方法从远古到解放初期，商丘一带的农村一直沿用着，只不过先前的以石击燧石，到后来改成了以铁击燧石，名曰：“火镰子”。
作者介绍：
本文作者张忠慧，是中国地质学会旅游地学与地质公园研究分会副秘书长、河南省地矿局山水地质旅游资源开发有限公司副总经理、河南省地矿局万山地质文化产业园有限公司总工程师、教授级高级工程师。主要从事旅游地学调查研究、地质公园规划建设和地学旅游产业的策划创建等工作。