水晶的主要化学成分为二氧化硅(SiO₂),属于石英家族的六方晶系矿物。纯净的水晶为无色透明,但因含微量杂质可呈现紫(紫晶)、黄(黄水晶)、粉(蔷薇石英)等颜色。其晶体结构中硅氧四面体([SiO₄])以共价键三维网状排列,莫氏硬度7,密度2.65 g/cm³,具有压电性和旋光性。
玛瑙是石英的隐晶质变体,化学式同样为SiO₂,但属于三方晶系。其特点包括:
1. 结构特征:由粒径小于0.1微米的纤维状玉髓(显微石英)分层堆积,形成条带状构造。
2. 致色机制:
- 红色/褐色源自三价铁(Fe³⁺)氧化物包裹体
- 黑色由有机质或锰氧化物致色
- 绿色与含镍矿物或绿泥石有关
3. 亚类区分:
- 缟玛瑙:黑白相间层状结构
- 苔藓玛瑙:含树枝状锰/铁氧化物包裹体
- 火玛瑙:薄膜干涉产生的虹彩效应
地质学扩展:
1. 二者均属中低温热液成因,常见于火山岩气孔或沉积岩裂隙;
2. 玛瑙需经历SiO₂溶胶-凝胶相变过程,环境pH值通常为4-9;
3. 巴西和乌拉圭为优质水晶主产区,而中国辽宁、内蒙古产出著名玛瑙矿床。