Tên
Thạch anh
Giới thiệu
Thạch anh là dạng đa hình tam giác nhiệt độ thấp xác định của điôxit silic (SiO₂), ổn định đến 573 °C ở áp suất môi trường. Là chuẩn mực định nghĩa cho độ cứng Mohs 7 và một trong những khoáng vật tectosilicat khung tạo đá phổ biến nhất trong lớp vỏ lục địa của Trái Đất, thạch anh nổi tiếng với tính áp điện mạnh, độ bền hóa học, không có cát khai, và loạt phong phú các biến thể tinh thể lớn và vi tinh thể (chalcedony) có màu.
Thông tin cơ bản Hiển thị Ẩn
Nhận dạng khoáng vật
thạch anh
Từ đồng nghĩa / Bí danh thông dụng
Thạch anh alpha, Thạch anh thấp, Pha lê đá (đại tinh thể không màu), Silica, Thạch anh
Hóa học Hiển thị Ẩn
Công thức hóa học
SiO₂
Nguyên tố
Silic (Si), Oxy (O)
Các nguyên tố phụ / Tạp chất
Fe, Al, Ti, Mn, Li, Na, K, H₂O
Công thức thực nghiệm
SiO₂
Khối lượng phân tử (g/mol)
60.08
Độ tan
Không tan trong nước và dung môi hữu cơ thông thường; rất ít tan trong nước tinh khiết dưới điều kiện thủy nhiệt siêu tới hạn; bị hòa tan bởi dung dịch axit flohidric (HF) và dung dịch hydroxit kim loại kiềm đặc nóng (KOH, NaOH).
Phản ứng với axit
Không (Hoàn toàn trơ với axit clohydric (HCl), nitric (HNO₃) và sulfuric (H₂SO₄) ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ sôi; phản ứng duy nhất với axit flohydric (HF)).
Phân loại Hiển thị Ẩn
Loại khoáng sản
Loài khoáng vật
Trạng thái IMA
được miễn trừ
Biểu tượng IMA
Qtz
Phân loại Strunz
04.DA.05
Phân loại Dana
75.01.03.01
Nhóm khoáng vật
Nhóm thạch anh (Silicat / Ôxít)
Cấu trúc tinh thể Hiển thị Ẩn
Hệ tinh thể
Ba phương (thạch anh thấp/alpha); đối xứng lục phương cho thạch anh cao/beta trên 573 °C
Tập tính tinh thể
Tinh thể lăng trụ sáu cạnh có đầu hình tháp, vân ngang, lớp phủ drusy, tập hợp dạng khối, chalcedon vi tinh thể, và các chất lấp đầy hốc đá.
Lớp Pha Lê
Tam phương thang, 32 (P3₁21 hoặc P3₂21)
Nhóm không gian
P3₁21 hoặc P3₂21
Thông số ô mạng A (Angstrom)
4.913
Thông số ô mạng B (Angstrom)
4.913
Tham số ô mạng C (Angstrom)
5.405
Góc Alpha của Ô Mạng (Độ)
90
Góc Beta của Ô Mạng (Độ)
90
Góc Gamma của Ô Mạng (Độ)
120
Ô mạng cơ sở Z
3
Song tinh tinh thể
Cực kỳ phổ biến; bao gồm song tinh Dauphiné (song tinh thâm nhập với trục c là trục song tinh), song tinh Brazil (song tinh tiếp xúc quang học trên {11-20}), song tinh luật Nhật Bản (song tinh tiếp xúc trên {11-22} ở góc 84°33'), và song tinh luật Esterel.
Các mặt tinh thể phổ biến
{10-10} lăng trụ, {10-11} khối mặt thoi dương, {01-11} khối mặt thoi âm
Tính chất vật lý Hiển thị Ẩn
Màu chính
không màuMàu tím (P)HồngVàng (Y)Xanh (G)TrắngXámnâuĐen
Màu phổ biến
không màu, trắng, xám, tím, vàng, hồng, nâu, đen và xanh
Chuỗi
Trắng
sáng bóng
Thủy tinh (dạng kính); nhờn trên bề mặt vết vỡ; từ dạng sáp đến xỉn ở dạng vi tinh thể
Độ trong suốt / Tính xuyên sáng
Trong suốt đến mờ (đục trong các dạng khối, có nhiều bao thể, hoặc vi tinh thể).
Độ cứng (Mohs)
7
khe ngực
Nghèo
Hướng cắt lớp
Không rõ ràng trên {0111} và {1011}
Góc cát khai / Chất lượng tách
Không có cát khai thực sự; sự phân tách không rõ ràng có thể xảy ra trên các mặt song tinh theo luật Brazil.
Gãy xương
Vỏ sò đến bán vỏ sò.
Sự kiên trì
Giòn
Tỷ trọng
2.65 - 2.66
Từ tính
Không từ tính (nghịch từ).
Điểm nóng chảy
1713 °C
Độ ổn định nhiệt
Trải qua một quá trình chuyển pha thuận nghịch, dịch chuyển sang dạng beta-thạch anh lục giác ở nhiệt độ cao (β-SiO₂) tại 573 °C (1063 °F) ở 1 atm, kèm theo sự giãn nở thể tích cấu trúc; chuyển thành tridymit trên 870 °C và cristobalit trên 1470 °C.
Tính chất quang học Hiển thị Ẩn
Chiết suất
1.544 - 1.553
Chiết suất Alpha
1.544
Chiết suất Beta
1.544
Chiết suất Gamma
1.553
Góc quang trục (2V)
0° (đơn trục)
Dấu quang học / Sự tắt
Tích cực (+)
Lưỡng chiết
0.009
Phân tán
0.013
Ký tự quang học
đơn trục+
Đa sắc
Không đến yếu (trong các biến thể tinh thể lớn có màu như thạch anh tím, thạch anh vàng và thạch anh khói).
Chi tiết đa sắc
Tính lưỡng sắc yếu trong thạch anh tím đậm (tím / tím đỏ) và thạch anh khói (vàng nâu / nâu đỏ); không có ở pha lê đá không màu tinh khiết.
Hiện tượng quang học
Hiện tượng sao (sao 6 tia do bao thể rutile định hướng gây ra), hiệu ứng mắt mèo (thạch anh mắt mèo, mắt hổ), hiện tượng óng ánh (thạch anh iris / thạch anh cầu vồng do giao thoa trên màng mỏng của vết nứt), phân cực tròn quang học (xoay ánh sáng phân cực phẳng dọc theo trục c).
Huỳnh quang
Trơ hoặc phát quang yếu dưới bức xạ UV; màu cathode-luminescence (CL) chẩn đoán cho thấy sự phân vùng sinh trưởng (xanh dương, đỏ, hoặc vàng lục tùy thuộc vào [AlO₄] và các tâm khuyết tật cấu trúc).
phát quang / lân quang / nhiệt phát quang
Nói chung không phát huỳnh quang; một số biến thể cụ thể hoặc mẫu vật có bao thể thể hiện huỳnh quang yếu màu xanh lục, vàng hoặc xanh dương dưới tia UV sóng ngắn (254 nm) hoặc tia UV sóng dài (365 nm); phát quang ma sát mạnh (phát ra những chớp sáng khi tinh thể bị va đập hoặc cọ xát với nhau trong bóng tối).
Quang phổ hấp thụ
Độ trong suốt cao trên các vùng UV, khả kiến và cận IR; các dải hấp thụ hồng ngoại đặc trưng ở 1080 cm⁻¹, 798 cm⁻¹, 778 cm⁻¹ (cặp đôi kéo giãn Si-O-Si), và 460 cm⁻¹ (uốn cong Si-O).
Sự xuất hiện và sự hình thành Hiển thị Ẩn
Quá trình hình thành
Kết tinh trong magma mácma và pegmatit, các mạch nhiệt dịch, quartzit biến chất và môi trường trầm tích.
Môi trường địa chất
Các môi trường đá magma, biến chất và trầm tích, bao gồm mạch thạch anh, hốc đá (geode), pegmatit và cát vụn.
Khoáng vật liên quan
Fenspat, Muscovit, Biotit, Tuamalin, Canxit, Fluorit, Pirit, Hematit
Nơi thu mẫu chuẩn
Không có một địa phương điển hình duy nhất; thạch anh được công nhận trong lịch sử và được bảo lưu.
Các Quốc Gia / Địa Phương Sản Xuất Chính
ÚcÁoBrazilCanadaChinaPhápĐứcIndiaÝNhật BảnMadagascarMê-hi-côNamibiaNa UyPakistanPeruRussiaNam PhiTây Ban NhaThụy SĩVương quốc AnhHoa Kỳ
Loại tiền gửi kinh tế
Mạch nhiệt dịch, pegmatit granit, sa khoáng, thạch anh, và các lớp cát silica
Lịch sử và Tên gọi Hiển thị Ẩn
Năm khám phá
Ancient / Prehistoric (Documented in classical Greek mineral treatises by Theophrastus in ~300 BCE as κρύσταλλος (krýstallos)).
Nguồn gốc tên
Bắt nguồn từ từ tiếng Đức Quarz, có nguồn gốc từ tiếng Đức Trung Cổ / tiếng Slav (từ tiếng Ba Lan kwardy, nghĩa là "cứng").
Kho lưu trữ mẫu định danh
Không có chỉ định; khoáng sản được bảo lưu
An toàn và Thông tin Liên quan Hiển thị Ẩn
Độ thoải mái khi đeo
Xuất sắc
Nguy hại sức khỏe
Hoàn toàn không độc hại và trơ ở dạng mẫu vật rắn cầm tay và dạng trang sức; việc hít phải bụi silica tinh thể hô hấp (RCS) trong thời gian dài trong nghề nghiệp phát sinh trong quá trình cắt khô, nghiền hoặc khai thác mỏ gây ra các mối nguy hiểm nghiêm trọng cho sức khỏe (gây bệnh bụi phổi silic và được phân loại là chất gây ung thư cho con người Nhóm 1 của IARC).
Lưu ý khi sử dụng
An toàn cho việc làm sạch bằng siêu âm, hơi nước và hóa chất; luôn thực hiện cắt ướt và đeo mặt nạ phòng độc hạt N95/FFP3 được chứng nhận khi cắt, mài hoặc đánh bóng các mẫu thạch anh khối.
Các giống
Thạch anh trong suốt, Thạch anh tím, Thạch anh vàng, Thạch anh khói, Thạch anh hồng, Thạch anh xanh, Ametrine, Thạch anh sữa, Thạch anh tóc, Thạch anh tourmaline, Morion, Canxedon (các biến thể vi tinh thể: Mã não, Jasper, Carnelian, Onyx, Chrysoprase).
Đa hình
Không (Các dạng đa hình bao gồm Beta-quartz, Tridymite, Cristobalite, Coesite, Stishovite, Moganite, Seifertite).
Khoáng sản liên quan
Tridimit (SiO₂), Cristobalit (SiO₂), Coesit (SiO₂), Stishovit (SiO₂), Moganit (SiO₂), Opal (SiO₂·nH₂O), Nhóm fenspat.
Thương mại và Ngọc học Hiển thị Ẩn
Phương pháp điều trị phổ biến
Thạch anh màu và thạch anh thương mại có thể được xử lý nhiệt, chiếu xạ, nhuộm màu, phủ lớp, hoặc trám vết nứt; tinh thể đá tự nhiên thường không qua xử lý.
Cải tiến
Chiếu xạ có thể tạo ra thạch anh khói; nhiệt có thể biến đổi thạch anh tím hoặc thạch anh vàng; lớp phủ và nhuộm màu được sử dụng cho vật liệu trang trí.
Các kiểu cắt thông dụng
Giác cắt Brilliantmặt cắt bậc thang/mặt cắt ngọc lục bảomài giác kiểu fantasy theo yêu cầuCabochonHạt cườmcác khối cầu hình cầucác tác phẩm chạm khắc đá quý tinh xảobản sóng quang họcvà các bản dao động.
Độ hiếm / Cấp thị trường
Cực kỳ phổ biến (Các tinh thể khổng lồ có độ trong suốt cao, không bao thể, các cụm tinh thể thẩm mỹ cấp bảo tàng, và các dạng màu tự nhiên hiếm chưa qua xử lý nhiệt như ametrine tự nhiên hoặc prasiolite được xếp từ Hiếm đến Cấp bảo tàng).
