鱗石英、方石英、柯石英……原來石英家族里還有這么多成員
[導(dǎo)讀] 石英族礦物是指由石英及化學(xué)組成與之相同或緊密有關(guān)的礦物所組成的一族氧化物礦物。
石英族礦物是指由石英及化學(xué)組成與之相同或緊密有關(guān)的礦物所組成的一族氧化物礦物。在自然界中最為常見，包括二氧化硅的各種天然同質(zhì)多種變體，天然的二氧化硅玻璃及含水二氧化硅，總計(jì)達(dá)到12種礦物。
石英的化學(xué)式為SiO2，地球內(nèi)部SiO2的含量隨深度的增加逐漸減少，地球表面SiO2的含量在78Wt%以上，整個(gè)地殼中SiO2的含量在60Wt%以上，上地幔中SiO2的含量約為45Wt%。在地殼中，SiO2多以石英礦物的形式存在，常見的有水晶、瑪瑙、砂巖、蛋白石、玉髓、燧石等，在地幔中主要以硅酸鹽礦物的形式存在，如橄欖石、斜方石等。
我們平常所說的石英通常專指低溫石英（α-石英），是本族礦物中分布最廣和最重要的一個(gè)礦物種，其摩氏硬度（相對硬度）為7。廣義的石英則同時(shí)包括高溫石英（β-石英）在內(nèi)。
鱗石英、方石英
石英有多種同質(zhì)變體，常壓下有七種晶型：α-石英、β-石英、α-鱗石英、β1-鱗石英、β-鱗石英、α-方石英和β-方石英，它們之間的常壓轉(zhuǎn)變溫度如圖所示。其中β-型表示高溫下穩(wěn)定存在的晶型，α-型表示低溫下穩(wěn)定存在的晶型。
鱗石英有低、中、高溫變體，分別稱為低溫鱗石英（α-鱗石英）、中溫鱗石英（β1-鱗石英）和高溫鱗石英（β-鱗石英）。高溫鱗石英一般呈細(xì)小的六方薄板狀或鱗片狀晶體產(chǎn)出，輪輻狀的貫穿三連晶常見。通常產(chǎn)于火山巖中，也見于石隕石和月巖中。常溫常壓下均已轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏伧[石英或低溫石英。天然的低溫鱗石英晶體均呈高溫鱗石英的副相。無色或白色，玻璃光澤，貝殼狀斷口。
方石英舊稱方英石、白硅石。有高、低溫變體，分別稱為高溫方石英和低溫方石英。黑方石英是另外一種獨(dú)立的變體，不包括在方石英之內(nèi)，很少見。高溫方石英通常以細(xì)小的八面體骸晶或粗纖維狀球粒產(chǎn)于酸性熔巖中，常溫常壓下轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏胤绞⒒虻蜏厥?。低溫方石英呈白或乳白色，玻璃光澤，摩氏硬度?.5。它是由高溫變體轉(zhuǎn)變而來的具高溫方石英的副相在較低溫度下直接結(jié)晶形成的，一般成陷晶質(zhì)纖維狀集合體產(chǎn)出。
柯石英、斯石英
在高壓下石英也有多種變體，柯石英是石英的第一個(gè)高壓變體。Coes于1953年在實(shí)驗(yàn)室中以硅酸鈉和磷酸氫二銨的混合物為初始原料首次合成出柯石英，合成條件為3.5GPa和750℃，處理時(shí)間為15h?？率賳涡本?，密度為3.01g/cm3。
1960年，美籍華裔礦物學(xué)者趙景德在美國亞利桑那州Meteor隕石坑中首次發(fā)現(xiàn)天然柯石英；1984年，Chopin和Smith分別在西阿爾卑斯的變質(zhì)沉積巖和挪威西部片麻巖區(qū)高壓榴輝巖中發(fā)現(xiàn)天然柯石英，接著地質(zhì)學(xué)家們又相繼發(fā)現(xiàn)了多個(gè)有柯石英或其假相存在的超高壓變質(zhì)地帶。后來，柯石英是公認(rèn)的標(biāo)志性壓力指示礦物之一。
斯石英是石英的第二個(gè)高壓變體，密度為4.35g/cm3，結(jié)構(gòu)為四方相。1962年，斯石英由前蘇聯(lián)學(xué)者C.M.斯季紹夫和C.B.波波娃首次合成，合成條件為12.5GPa和1200-1400℃，同年趙景德等便在Meteor隕石坑中發(fā)現(xiàn)了天然斯石英。后來，在原子彈坑內(nèi)也有人發(fā)現(xiàn)了斯石英，這是高壓沖擊變質(zhì)作用的產(chǎn)物。
柯石英是硅原子成四次配位的SiO2各同質(zhì)多相中結(jié)構(gòu)最緊密的一種變體。斯石英則結(jié)晶成金紅石型結(jié)構(gòu)，是SiO2的所有同質(zhì)多相中硅原子具有六次配位的唯一變體，其結(jié)構(gòu)的緊密程度比柯石英還高46%，故亦稱高密石英。
柯石英亦稱單斜石英，通常呈小于5微米的粒狀產(chǎn)出。無色透明，玻璃光澤，無解理，摩氏硬度為8.在5%的冷氫氟酸中近于不溶，但易溶于熱濃氫氟酸中。斯石英以小于微米尺寸的柱狀集合體產(chǎn)出。淺灰色，玻璃光澤，無解理，摩氏硬度約相當(dāng)于8.4-9，抵抗氫氟酸溶蝕的能力比柯石英強(qiáng)。
焦石英、蛋白石
焦石英是天然熔凝的非晶質(zhì)高二氧化硅玻璃。它是由于閃電電擊或隕石撞擊時(shí)產(chǎn)生的高溫使石英熔融，然后急速冷卻而形成的天然石英玻璃。由閃電電擊形成的常具管狀或棒狀結(jié)構(gòu)，稱為硅管石。有人將由巖漿噴發(fā)急速冷凝而成的火山玻璃也歸屬于焦石英，但它們的SiO2含量一般都在80%以下。
蛋白石是一種成分為含水二氧化硅(SiO2·nH2O)的非晶質(zhì)或超顯微隱晶質(zhì)礦物。
資料來源：
張廣強(qiáng)：不同初始狀態(tài)的sio2在高溫高壓下的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變研究，吉林大學(xué)
王德軍：高溫高壓下環(huán)境因素對柯石英形成條件影響的研究，吉林大學(xué)
馬球林：石英中金屬遷移擴(kuò)散及其機(jī)理研究，武漢理工大學(xué)