晶莹似水的石英

石英，这是地质学家称呼的一种矿物名字；而化学家往往叫它硅石，因为它的化学成分是二氧化硅。硅在地壳中的含量十分丰富，无处不在，仅次于氧，占地壳的总成分可达 12％。就石英而言，凡目所能及的高山平原、大海河川、沙漠戈壁、岩石泥沙都能见到。只是它的形态和体积，相差甚异。大到整座山丘，小到沙泥微粒都能找到石英的踪迹。地质学家曾作过统计，在自然界的 3000 多种矿物中，竟有 200 多种与石英结下不解之缘。

石英晶体常呈柱状六面体，有时还会有几个晶体聚集在一起，成簇生长，而且挺拔坚硬，颇为凛然。如果其化学成分中含有三价或四价的钛，则呈紫色，称为紫水晶；如含有钛或锰，则呈浅红色，称蔷薇石英；如含自由硅，或含多量流态气体，则呈烟黄色至深褐色，称为烟水晶；如含有细小而分散的气态或液态包裹体，则呈乳白色，称乳石英。所有这些晶莹透明，彩色艳丽的石英，都可视作宝石。

我国最大的水晶晶体，是在 1958 年发现于江苏东海房山镇拓塘村。高

米，重 3500 公斤。据地质勘探部门初查认为，全县约有二分之一的面积贮藏有水晶矿石，估计 1200 平方公里。目前每年的水晶开采量在 400 吨以上，几乎占全国产量的一半。巨大的水晶晶体除上述的“水晶王”外，1982 年，驼峰乡南榴村农民还挖得一块重 2.1 吨。前几年，柘塘农民又挖到一块重 214 公斤水晶。在平明乡境内，还挖到绿色的水晶体，在我国还属首次发现此种特殊的水晶，现由中国地质博物馆收藏。

据国家建委材料科学研究院利用光谱分析证明，东海水晶的二氧化硅的含量甚高，可达 99.99％以上，因此，工业用途具有很高价值。

自从英国工业革命以后，现代科学技术逐渐渗透到生产或生活所需要的每一个角落，石英也不例外。而最好的石英，即水晶的身价，不仅仅只供玩赏，而是担负起更重要的具有实用意义的使命了。

1880 年，法国化学家皮尔·居里和他的兄弟雅克·居里在研究水晶时，发现了石英的压电现象，即在张力和压力作用下使晶体发生带电的作用。

更重要的是水晶的压电现象十分敏感，能测出非常微小的力，即使轻轻地吹一口气，也能使接在晶片两侧的电表发生反应。如果将具有压电现象的晶片接到交流电的回路上，它就会随着交流电的频率而振动——一会儿膨胀，一会儿收缩。如果改变交流电的频率，使它与晶片的固有频率一致时，晶片就会剧烈振动，发生超声波。

压电石英最普通的用途是装在海上航行用的回声探测器的仪器上，这种电子仪器在战争中发挥了巨大的作用。

第一次世界大战初期，由于德国潜水艇参加战争，在海上神出鬼没，在一次短促的海战中，英国方面一连损失了三艘 12000 吨级的巡洋舰；1916 年的几个月之内，竟有 277 只各类船舰被击沉，使得素有“海上霸王”之称的英国海军，顿失威武，弄得焦头烂额，一时之间，竟找不到对付的办法。英国的海军优势的神话，迅速破灭。

正在一筹莫展的危急时刻，从英吉利海峡对岸传来喜讯：法国的郎之万教授想到居里兄弟发现压电石英的特殊功能，于是提出来用它制造回声探测仪，将这个仪器装置到军舰或其它船只上，便可使海上航行有了“顺风耳和千里眼”。不仅船只所经过的水下地形起伏情况了如指掌，而且诸如潜水艇

之类的活动途径与躲藏的处所也能明白无误地追索到。英国海军自从得助于回声探测仪以后，很快地制服了德国的潜水艇的猖狂活动，重振了她往日的海上雄风，终于取得海上战争的主动权，最后击败了德国的海军。

当然，回声探测仪也广泛地利用于和平事业上。经过几十年来的不断改进，如今已在海洋地貌、海洋地质、海上航行中应用，例如：测量海底的深度，过去是用绳子吊着铅块放下去，既费事又费时，而且准确性也不见得很有把握。而如今，要测 3000 米的深海海底，只需要 4 秒钟便可准确完成，而且作了自动记录。

郎之万教授继续研究压电水晶，又将它应用于水晶谐振器、滤波器，使电子仪器更加完备，不受外界条件的干扰，可以准确地辨认出任何极其微弱的信号，因此，能广泛地应用于航天飞机、人造卫星、雷达、导弹、超音速飞机、电子计算机、电子显微镜、遥控、遥测仪器、电视机等各种装置上。

压电石英应用于军工产品、仪器制造方面已经显示出强大的威力。其实，在我们日常生活用品中也不乏利用压电石英或普通石英的特异功能呢！比如石英钟、石英电子表便是。

最好的机械手表的走时准确率已提高到每 24 小时误差不到 10 秒，而电

子表一年也不过只误差 10 秒钟呢！

随着现代科学技术的飞速进步，“电子级”的石英用量与日俱增，天然的“电子级”石英也越来越难找。于是，科学家动脑筋，打算用人工制造出来的石英代替天然的。1908 年，终于制成第一颗人造水晶，重 3.1 克。到本世纪 50 年代，终于制成工业用的人造水晶，到 1960 年，美国西方电气公司

建成世界上第一个人造水晶工厂，到 1972 年，世界上已建成 10 多个人造水

晶工厂。我国也于 80 年代初期建成人造水晶工厂。目前全世界的人造水晶产量可达几千吨。但这些人造水晶工厂的原料仍然需用天然的石英，主要是利用纯净的高质量石英砂，这些普通石英，仍发挥着重要的作用。

此外，利用水晶的硬度大，透明，并能通过紫外线的性能可以制造供现代测试用的各种光学仪器。也可用带色的水晶制造镜片，即久负盛名的水晶眼镜，戴上以后，令人感到光线柔和而均匀，有提神养目之功效。

质量差的石英和水晶，则是制造玻璃以及各种各样玻璃器皿、建筑装饰用品、以及研磨用具的重要原料。所以，石英是关系到工业和生活的重要矿物原料，不可等闲视之。

此外，石英还可做装饰品，具有较高的保健作用。