矿物石英及其在地质中的应用

陈 健

(厦门地质工程勘察院，福建 厦门 361000)

石英，属于无机矿物质，主要由二氧化硅组成，含有其他杂质成分，例如CaO、MgO等，是颜色为乳白色，为半透明或者不透明的晶体，质地比较坚硬。石英的晶体属于三方晶系中的氧化物矿物，也就是低温石英(a－石英)，在石英族矿物中分布比较广泛，其是一种物理性质与化学性质较为稳定的矿产资源。从广义上来说，石英还包含高温石英(b－石英)。石英块也叫做硅石，其是生产石英砂、石英耐火材料与烧制硅铁的原材料。

1 矿物石英的性能

1.1 石英的矿物简介

石英的化学分子式是SiO2，SiO2在自然界中所构成的矿物质是同质最多的矿物，有十多种，例如α－石英、β－石英、α－方石英、β－方石英、O－石英、C－石英、K－石英、柯石英、黑方石英、蛋白石以及焦石英等种类。在自然界中和矿产资源、岩石联系比较密切的石英主要有石英、方石英和磷石英。

1.2 石英的种类分析

(1)低温石英

低温石英，也被称为α－石英，在常温为574℃左右的状态下比较稳定。α－石英在地壳中是最多、最常见、分布最广泛的物质，主要分布在SiO2饱和与过饱和的花岗岩中，并存在于温度低于574℃的热液矿脉、变质岩和沉积岩中。单晶粒度的大小范围在几毫米到几米之间。

(2)高温石英

高温石英，被称为β－石英，温度在574～871℃中比较稳定，871℃以上属于亚稳定状态，在低于574℃的状态下，高温石英能够转变为低温石英，但是依然是高温石英的外形。其主要分布在岩浆岩中的酸性岩类中，尤其是石英斑岩、流纹岩和霏细斑岩。其中，其在流纹质晶屑凝灰岩中是以斑晶与晶屑的形式存在的。运用显微镜进行观察时，切面是近等轴粒状，柱面不出现发育现象，主要在锥面中发育，外形干净、透明，有的还能够看到岩浆包体。用肉眼进行观察，切面是等轴粒状，油脂和光泽比较强烈，分布在被风化的地表中，形态类似于石榴子石。

(3)方石英

方石英主要有两个变种，分别是α－方石英和β－方石英。其中，α－方石英主要存在于地表温度低于200℃的环境下稳定存在，在200～276℃中也能够存在但是不够稳定，属于四方晶系。β－方石英主要分布在温度为148～1714℃范围中，在该范围内比较稳定，在200～276℃中也能够存在，在低于200℃的环境下不能存在，但是能够保留其稳定状态，属于等轴晶系。运用显微镜进行观察，方石英的负突起比较显著，折光率低于1.50，呈方形，大多数等轴粒状，也有部分由纤维状构成球粒，纤维具有平行消光的作用，在方形最大的切面上具有轴晶负光性的特点。

(4)磷石英

磷石英主要包括两种变种，分别是低温变体α－磷石英与高温变体β－磷石英。其中，低温变体 α－磷石英在低于118℃的温度环境下依然能够稳定的存在，属于假六方的斜方晶系，其在自然界中不能直接生成，在酸性的火山岩气孔中以气液的形式直接生成。高温变体β－磷石英主要在温度环境为871～1471℃的范围中生成，当低于118℃时，β－磷石英将会转变为α－磷石英，大多数的α－磷石英都是由β－磷石英转化形成的。运用显微镜进行观察时，磷石英的负突起比较严重，折光率低于1.50，具有楔形双晶的特征，也就是说每一个磷石英晶体中就有两个楔形双晶。

方石英和磷石英均在酸性的火山岩基质与气孔中形成，并在陨石与月岩中以副矿物的形式存在。目前合成的方英石能够在低温环境下生成，并广泛存在于酸性火山岩的基质和气孔中。

2 矿物石英的标型特征

2.1 颜色标型特征

石英的颜色不同，那么其包含的成分也就不同。例如粉红色的石英，也就是蔷薇石英，其成分中含有Mn3+;紫色石英中含有Mn与Fe3+;绿色石英中含有Cr和Ni;灰蓝色和蓝色的石英中含有一部分TiO2;乳白色的石英中含有大量的细小气态与液态包体。

2.2 形态的标型特征

近等轴粒状和石榴子石形态的石英主要为高温石英(β－石英)，其主要生长在低压高温环境下的酸性岩浆岩中，以斑晶的形式存在。柱面发育、锥面不发育的柱状石英和花岗岩，其主要呈形粒状，在热液石英脉中的石英、处于低级和中级变质岩中的石英均属于低温石英(α－石英)。

3 矿物石英在地质中的应用分析

通过对矿物石英在岩浆岩、变质岩和沉积岩中的应用进行详细的分析。

3.1 矿物石英应用在岩浆岩中

通常情况下，矿物石英主要存在于SiO2的饱和与过饱和的岩石中，不和橄榄石、霞石和石榴石等副长石中存在。以下是其化学式:

石英能够在酸性的岩浆岩中通过与碱性的暗色矿物霓辉石、铁云母、纳铁闪石以及纳闪石相结合，最终形成比较典型的碱性花岗岩。

3.2 矿物石英应用在变质岩中

石英是一种应力矿物，在受到动力变质的作用下有以下的表现和动力性质:

石英处于张性构造环境中，主要表现为匠对构造、梳状构造和被壳状构造，其棱角状较多，变形纹比较稀少，波状的消光不够强烈。真正的张性构造主要发生在地表几百米范围内，例如在地震情况下，受到地表作用产生的地表裂缝。石英处于压性构造状态时，主要表现为垂直应力方向上的拉长，平行方向上呈之字形张裂。砂钟状的构造，石英颗粒主要呈对称性波状进行消光。石英处于扭性构造中，主要表现为颗粒圆化、糊状构造、肠状构造和帚状裂纹，其主要有聚片状消光、剪切状消光和帚状消光。例如，在我国福建省某山林地区，由于地质构造和地壳变动的共同影响，富含丰富的矿物石英，可以应用与玻璃制造等工业，其基本结构如图:

矿物石英的三叉点结构在地质变质岩中的应用:

所谓三叉点结构指的是在一个平面上，三个相同的矿物界面互相交汇在一点中，并且三个界面所交叉的角度为120°左右。其指的是在静水状态下，矿物之间形成的最为稳定的一种结构。以下是石英三叉点结构出现的地质条件和作用:

(1)对于有岩体侵入的砂岩来说，砂岩中的石英重结晶强度和距岩体的远近距离是正相关的关系;

(2)位于区域变质岩地区中石英暗示的隐伏岩体，其主要是通过在区域变质岩的地壳浅部、不低于中等压力与中等温度环境下组成的绿片岩和片麻岩中，石英在其边缘运用不规则的状态进行长轴定向排列。在侵入岩体附近时，片麻岩和绿片岩中的石英受到温度的影响会逐渐构成变嵌晶结构，使石英逐渐变为具有规整性的晶面，距离岩体越近，石英恢复为规则晶体的能力就越强。

3.3 矿物石英应用在沉积岩中

通过对石英的晶体形态，能够对其是否是酸性火山岩来源进行判断，高温石英大部分都是来源于酸性的火山岩斑晶;依据碎屑石英，对其是否具有波状消光进行判断，判断石英来源区是来自花岗岩还是来自变质源区;通过对石英判断的源区来源进行分析，例如超级性岩的成分不含有石英。矿物石英应用于沉积岩中，通常会形成天然的石壁，可以作为艺术雕刻的原材料，同样以福建某山地向斜发育为例，其基本结构如图:

4 结束语

总而言之，矿物石英其是生产石英砂、石英耐火材料与烧制硅铁的原材料，是一种物理性质与化学性质较为稳定的矿产资源。因此，通过对矿物石英的性能、标型特征以及在地质中的应用进行分析，旨在能够充分的将其在地质中的应用发挥出来。

［1］周学武，邵洁涟，赵云龙.东北寨金矿床石英的标型特征研究［J］.矿产与地质，2009，01(11):5 －7

［2］徐克勤.华南两类不同成因花岗岩岩石学特征［J］.岩矿测试，2010，10(31):12 －13