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說到晶體，其實(shí)人們并不陌生，生活中常見的水晶、食鹽、蔗糖、雪花、維生素C都是晶體。所以，在有些人的印象里，仿佛晶體就是像水晶、食鹽一樣晶瑩剔透、質(zhì)地純凈的固體。其實(shí)不然，自然界中的礦物晶體是色彩斑斕的，外觀更是多種多樣，而且天然的礦物絕大多數(shù)都是以晶體狀呈現(xiàn)的。

那么，為什么晶體會有這樣的外形呢？ 它們眾多的特性因何而來？讓我們一起來探索礦物晶體的奇妙世界吧！

什么樣的固體可稱為晶體？

晶體的結(jié)構(gòu)有其特殊性，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間內(nèi)會呈周期性重復(fù)排列，這種固體被稱之為晶體。反之，如果物質(zhì)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間不成周期性重復(fù)排列，則被稱之為“非晶體”。

墨西哥奈卡水晶洞

舉個(gè)簡單的例子，水晶和玻璃的化學(xué)成分都是SiO2，通過對兩種物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察發(fā)現(xiàn)，作為晶體的水晶，其內(nèi)部具有規(guī)則的格子構(gòu)造，而作為非晶體的玻璃，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)排列則雜亂無章。

這就決定了水晶具有晶體的特殊性：一是有一定的幾何外形；二是有固定的熔點(diǎn)；三是有各向異性的特點(diǎn)。因此可以概括地說：晶體是具有格子狀構(gòu)造的固體，或內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間成周期性重復(fù)排列的固體。

礦物晶體都長什么樣？

礦物晶體會具有一定的幾何外形，同一種礦物在自然條件下自由生長，所形成晶體的幾何外形是一定的，這是由晶體特殊的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)造成的。晶體的外形多種多樣，我們一般將其劃分為以下三種類型：

1.晶體沿一個(gè)方向延伸生長，形成柱狀、針狀、纖維狀等長條形的晶體。比如水晶、綠柱石、電氣石、金紅石等礦物，會長成柱狀晶體。

電氣石（俗稱碧璽）是典型的柱狀晶體，晶體表面發(fā)育有縱紋。碧璽顏色十分豐富，常見單個(gè)晶體上出現(xiàn)多種顏色。綠柱石是典型的六方柱狀晶體，它是提煉鈹?shù)闹饕V物原料，色澤美麗者是珍貴的寶石，如祖母綠、海藍(lán)寶石。

2.晶體沿平面內(nèi)的兩個(gè)方向延展生長，形成板狀、片狀、鱗片狀等形態(tài)的晶體，如黑鎢礦、 云母和石墨等。

云母是一種主要的造巖礦物，是片狀礦物的典型代表，因其具有連續(xù)層狀硅氧四面體格子構(gòu)造，因此呈現(xiàn)出六方形的片狀晶形。其特性是絕緣、耐高溫，工業(yè)上用得最多的是絹云母， 廣泛應(yīng)用于涂料、油漆、電絕緣等行業(yè)。

3.晶體在空間內(nèi)的三個(gè)方向上均勻發(fā)育，呈塊狀、粒狀等形態(tài)，如鉆石、黃鐵礦、石榴石等。

石榴石族的礦物是非常典型的三向等長的礦物，通常具有完好的晶形，常見的晶形有菱形十二面體、四角三八面體（單形名稱） 以及上述二者的聚形。石榴石也因形似石榴的果實(shí)而得名。

五光十色從何而來？

晶體的顏色是對入射的可見光進(jìn)行選擇性吸收后，透射和反射的各種可見光的混合色。不同的晶體具有不同的化學(xué)成分和格子構(gòu)造，使得晶體對光的吸收存在很大差距，因此，人們看到的晶體是五彩繽紛的。晶體的顏色按其成因，分成三種類型：

自色：主要由礦物本身固有的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定，是礦物本身的顏色，例如橄欖石。

橄欖石的顏色是中到深的草綠色（略帶黃的綠色，亦稱橄欖綠），部分偏黃色（綠黃色）。橄欖石的致色因素就是其本身所含的鐵等化學(xué)成分，因而是一種自色礦物。它的顏色相對穩(wěn)定，其色調(diào)主要隨含鐵量的多少而變化，含鐵量越高，其顏色就越深。

他色： 指礦物因含外來帶色的雜質(zhì)、氣液包裹體等所引起的顏色。他色礦物的顏色非常豐富、同種礦物的顏色變化也很大，是多彩礦物世界中最主要的部分， 例如彩色剛玉。

剛玉屬他色礦物，剛玉的化學(xué)成分為Al203 ，純凈時(shí)無色，當(dāng)微量的雜質(zhì)元素（Fe、Ti、Cr、Mn、V）以等價(jià)離子或異價(jià)離子形式代替晶格中的Al 3+，或以機(jī)械混入物的形式存在于晶體中時(shí)，不同的微量元素就會導(dǎo)致其呈現(xiàn)出不同的顏色，所以人們能看到剛玉寶石幾乎涵蓋了可見光光譜中的紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等所有顏色。

假色：自然光照射在礦物表面或進(jìn)入礦物內(nèi)部，會產(chǎn)生反射、干涉、衍射、散射等物理光學(xué)效應(yīng)，從而引起的礦物呈色，可以被理解成一種能夠看到卻并不是實(shí)際存在的光學(xué)現(xiàn)象。這種特殊光學(xué)效應(yīng)的出現(xiàn)，使礦物晶體的顏色變得神秘莫測，如具有月光效應(yīng)的月光石就是其中典型的一種。

月光石是一種比較常見的寶石礦物，是正長石(KAlSi3O8 )和鈉長石(NaAlSi3O8)兩種成分層狀交互形成的，通常呈無色至白色，也可呈淺黃、橙至淡褐、藍(lán)灰或綠色，透明或半透明，具有特殊的月光效應(yīng)（是指隨著晶體的轉(zhuǎn)動，在某一角度，人們可以見到晶體表面白至藍(lán)色的發(fā)光效應(yīng)，似朦朧的月光）。

這種效應(yīng)的產(chǎn)生，是由于正長石中出溶有鈉長石，鈉長石在正長石晶體內(nèi)定向分布，兩種長石的層狀隱晶平行相互交生，折射率稍有差異，于是能對可見光發(fā)生散射，當(dāng)有解理面（礦物晶體在外力作用下嚴(yán)格沿著一定結(jié)晶方向破裂，并且能裂出光滑平面的性質(zhì)稱為解理，這些平面稱為解理面）存在時(shí)，可伴有干涉或衍射，這種對光的綜合作用，使這種晶體的表面產(chǎn)生一種藍(lán)色的浮光。

小知識

礦物晶體能長多大？

晶體生長的大小與其自身性質(zhì)和形成的地質(zhì)條件有關(guān)。通常情況下，礦物晶體由于受到空間限制，個(gè)體都不是很大，那么如果有足夠的空間與時(shí)間，晶體到底能長到多大呢？奈卡水晶洞是世界上最大的水晶洞穴，它位于墨西哥奇瓦瓦沙漠奈加山脈下305米深處。其洞穴內(nèi)長條的晶體是無水石膏晶體，這些半透明的巨型晶體長度達(dá)到了11米，重達(dá)55噸，非常巨大。