水晶家族的“無(wú)名小輩”——煙晶

馬志飛

在我國(guó)古典四大名著之一的《西游記》中，齊天大圣孫悟空多次勇闖龍宮。那龍宮是用奇珍異寶建成的，裝飾有各種玉石和珊瑚，其中最引人注目的還是晶瑩剔透的水晶。它們將龍宮裝扮得極其富麗堂皇，龍宮因此又被稱為“水晶宮”。

水晶究竟是何物呢？在古人眼里，水晶是“千年之冰所化”“水之精靈”，故而又有“水玉”“水精”之別稱。透明的水晶自古以來(lái)就被人奉為“純潔、正直和善良”的象征。我國(guó)古代偉大的浪漫主義詩(shī)人屈原曾賦詩(shī)贊美水晶：“登昆侖兮食玉英，與天地兮同壽，與日月兮同光?！?/p>

由此可見(jiàn)，水晶應(yīng)該離不開(kāi)“無(wú)色透明”4個(gè)字。但實(shí)際上并非如此，水晶家族遠(yuǎn)比我們想象得要龐大。

色彩斑斕的水晶家族

我們現(xiàn)在知道，水晶跟水沒(méi)多大關(guān)系，也不一定就是無(wú)色透明的，從其礦物成分上來(lái)看，它只不過(guò)是石英，即二氧化硅，這種礦物是地球上數(shù)量最多的礦物之一，當(dāng)我們踩在海邊的沙灘上，腳下細(xì)膩的沙礫大部分都是二氧化硅。

水晶家族在地球上不僅分布范圍很廣，而且顏色多變，除了純凈無(wú)暇的透明水晶之外，還有乳白色的“乳石英”、紫色的“紫晶”、淡粉色的“薔薇水晶”，還有的呈現(xiàn)出金黃色或檸檬色，叫“黃晶”，如果具有多色條帶或花紋呈同心圓環(huán)狀，則被稱為瑪瑙。如此眾多的水晶真可謂是琳瑯滿目、異彩紛呈。

地質(zhì)學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，如果有合適的條件，水晶生長(zhǎng)的規(guī)?？梢院艽?，倘若具有地下空洞或者巖石裂隙，溶解的硅酸鹽在此沉積，石英礦物可以逐漸在此空腔內(nèi)部結(jié)晶、生長(zhǎng)。大多數(shù)情況下，晶體的生長(zhǎng)都呈不規(guī)則形狀，很難看到晶形，也就是說(shuō)難以觀察到它的單晶形態(tài)是柱狀、針狀、板狀還是粒狀，但是在空洞中生長(zhǎng)，因?yàn)橛辛俗杂煽臻g，就可以發(fā)育出比較完好的晶體形態(tài)，一般是以洞壁或裂隙壁作為共同基底，大量的單晶體朝著自由空間中發(fā)育形成集合體，即晶簇構(gòu)造，因?yàn)樾纬捎诳锥磧?nèi)，這樣的構(gòu)造就是晶洞。1900年，人們?cè)?jīng)在南美洲的巴西發(fā)現(xiàn)了一個(gè)規(guī)模罕見(jiàn)的水晶洞，晶洞深9.7米、寬1.9米、高0.9米，總重量達(dá)35噸，其規(guī)模之大堪稱世界之最。

在水晶家族中，大家爭(zhēng)奇斗艷，各領(lǐng)風(fēng)騷，但是有一種很不起眼的“無(wú)名小輩”，雖然很早以前人們就見(jiàn)過(guò)它，可它并不受人追捧。這種水晶渾身透亮，由表及里透著一種煙黃色甚至是暗褐色，仿佛被黑煙熏過(guò)一般，于是，人們稱呼它為“煙晶”。某些煙晶的顏色可能會(huì)發(fā)黃，被稱為“茶晶”；若煙晶顏色暗黑，則被稱為“墨晶”。比起紫晶的奢華和薔薇水晶的艷麗，煙晶就像是默默無(wú)聞的小弟，可恰恰就是這種低調(diào)的顏色和煙波浩渺的意境給了煙晶無(wú)限的魅力。

能量決定顏色

關(guān)于煙晶這種特殊顏色的成因，學(xué)術(shù)界存在著爭(zhēng)論。有種說(shuō)法認(rèn)為，煙晶發(fā)黑是由于其中含有少量的碳元素，《地質(zhì)大詞典》中給煙晶的解釋為：“色素是含碳所致，黑的深淺決定于碳的多少，全黑者稱墨晶?！钡蔡岬侥郑覀冏匀欢坏貢?huì)想到碳，可是隨著研究的不斷深入，有人對(duì)此提出了質(zhì)疑。

長(zhǎng)期以來(lái)，人們認(rèn)為紫晶的紫色是因?yàn)殡s質(zhì)元素鐵或錳、鈦等混入引起的“他色”，雜質(zhì)含量的多少影響紫色的深淺；但是后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)紫晶被加熱到450℃～500℃時(shí)，紫色會(huì)消退并變?yōu)辄S色，所以也有人認(rèn)為紫晶的顏色只是因?yàn)閮?nèi)部鐵離子的電子層發(fā)生變化所引起的光學(xué)現(xiàn)象。同樣的，有人對(duì)煙晶進(jìn)行加熱，發(fā)現(xiàn)當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)，煙晶居然可以退至無(wú)色。

這表明，煙晶的顏色變化肯定和能量有著密切的關(guān)系。

我們知道，礦物晶體的結(jié)構(gòu)是在空間范圍內(nèi)周期性的重復(fù)排列，但有時(shí)候，某種雜質(zhì)的出現(xiàn)會(huì)在某一個(gè)或幾個(gè)結(jié)點(diǎn)上將這種重復(fù)性排列的晶體結(jié)構(gòu)破壞掉。比如，石英晶體中原本是二氧化硅，但有時(shí)候其中的四價(jià)硅離子會(huì)被三價(jià)鋁離子所代替，此時(shí)，正電荷較少的陽(yáng)離子進(jìn)入晶格中代替了正電荷較多的陽(yáng)離子，從而導(dǎo)致局部電中性遭到破壞，在受到外界X射線、γ射線、中子轟擊時(shí)，晶體損傷形成晶格缺陷。這些微觀的缺陷就可以束縛電子或形成可見(jiàn)光的吸收中心，從而在晶體中引起顏色的變化。

1979年，一位學(xué)者采用鈷-60對(duì)一種無(wú)色水晶進(jìn)行輻照處理之后，竟然真的將其變成了煙晶，這是人類首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式證實(shí)了以前的猜想。這位學(xué)者所采用的鈷-60是一種放射性金屬元素鈷的同位素，它可以通過(guò)β衰變釋放出較強(qiáng)的能量和γ射線。實(shí)驗(yàn)中采用的無(wú)色水晶也是其中含有少量鋁的石英晶體。

由此人們得知，煙晶之所以呈現(xiàn)出煙黃色或暗褐色，既與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，又與外界輻射有關(guān)。天然產(chǎn)出的煙晶應(yīng)該是那些含有少量鋁的無(wú)色水晶在地下遭受了放射性輻射之后形成的。

細(xì)心的人可能會(huì)問(wèn)，那煙晶中是否會(huì)殘留放射性，進(jìn)而危害到佩戴者的健康呢？放心吧，正規(guī)市場(chǎng)上的寶石飾品是沒(méi)有放射性危害的，寶石進(jìn)入市場(chǎng)前有著嚴(yán)格的檢驗(yàn)程序，那些對(duì)人體有害的放射性礦物幾乎不可能流入市場(chǎng)。

煙晶的主要產(chǎn)地

由于石英是花崗巖、片麻巖和砂巖等多種巖石的重要組成部分，所以十分常見(jiàn)，但塊體較大的完整石英晶體卻不易找到。全球比較著名的煙晶產(chǎn)地有巴西、英國(guó)、烏拉圭、印度、美國(guó)和墨西哥等。英國(guó)蘇格蘭的凱恩戈姆山脈盛產(chǎn)煙晶，這里發(fā)現(xiàn)的最大一塊煙晶重達(dá)23.6千克，目前被珍藏在蘇格蘭當(dāng)?shù)氐囊蛔疟ぶ小?/p>

我國(guó)的新疆、內(nèi)蒙古、江蘇、海南等省區(qū)均有水晶產(chǎn)出，其中以江蘇東海的水晶最為著名，這里探明的天然水晶儲(chǔ)量約為30萬(wàn)噸，煙晶、紫晶、黃水晶種類繁多，是聞名世界的天然水晶原料集散地，有著“水晶之都”的美譽(yù)。

煙晶因其特殊的美學(xué)價(jià)值常成為名貴的工藝品雕刻材料，但這只是水晶家族中的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，水晶的工業(yè)價(jià)值遠(yuǎn)不止于此。在工業(yè)生產(chǎn)中，由于水晶硬度較大，僅次于金剛石、剛玉和黃玉，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，研磨之后的石英粉可以做成金屬拋光劑，常應(yīng)用于研磨機(jī)、噴砂機(jī)中。此外，由于石英可以產(chǎn)生壓電效應(yīng)，也就是說(shuō)，當(dāng)這種晶體某一方向上受到壓應(yīng)力或者張應(yīng)力作用時(shí)，會(huì)導(dǎo)致垂直于應(yīng)力的兩邊表面上產(chǎn)生正負(fù)相反的電荷，如果機(jī)械壓力一壓一張交替作用，就可以產(chǎn)生交變電場(chǎng)。根據(jù)這種性質(zhì)，水晶被廣泛用于制作高精度的壓電石英元件，比如諧振器、濾波器等，它們都是現(xiàn)代國(guó)防、電子工業(yè)中的重要部件。有些水晶可以用來(lái)制造石英折射計(jì)、光譜儀等高級(jí)光學(xué)儀器，或者用來(lái)熔制石英玻璃，這是一種只含有二氧化硅單一成分的特種玻璃，耐高溫、耐腐蝕，可作為國(guó)防工業(yè)、冶金、化工和建筑等行業(yè)的重要原材料?，F(xiàn)在市場(chǎng)上很多價(jià)格昂貴的茶色眼鏡，就是用煙晶制作而成的。

【責(zé)任編輯】趙 菲