水晶(主要是指石英,化學成分 SiO2)之所以大部分呈現為一個六面柱狀,並帶有金字塔形的尖端(即六方雙錐體),這是由其內部晶體結構以及在理想生長條件下的結晶習性所決定的形成過程純屬大自然的天然力量,例如劇烈的火山或地殼運動,並沒有任何人為的干涉,一般都是形成於地殼的深處。在特定的高溫高壓環境下,特定的化學物質達至飽和的狀態時後,逐漸結晶而形成,例如白水晶就是二氧化矽的結晶,而蛋白石就是二氧化矽和水所形成的非晶質結構結晶。。
1. 內部晶體結構決定了外在形狀
水晶屬於三方晶系(Trigonal System),這是一個可以被視為六方晶系(Hexagonal System)的子類。在這種晶系中,晶體具有一個主對稱軸(通常稱為c軸),以及與其垂直的三個等長的晶軸。
- 六重對稱性:
六方晶系的內部結構決定了晶體在垂直於c軸的方向上具有六重對稱性。這意味著,如果你沿著c軸看,晶體的橫截面會呈現六邊形。
- 柱狀生長:
這種內部結構天然地傾向於沿著c軸(或稱為主軸)方向延伸生長,形成柱狀。同時,由於六重對稱性,柱體的橫截面通常是六邊形。
- 錐體終結:
在柱體的兩端,晶體會以對稱的晶面收斂,形成金字塔狀的錐體(在晶體學上稱為菱面體或雙錐體)。對於石英,這通常是兩個或多個菱面體晶面組合而成的尖端。
2. 理想生長環境的影響
晶體是否能長成完美的六面柱狀,很大程度上也取決於其生長環境:
- 足夠的空間:
在開放的晶洞或裂隙中,如果存在充足的空間且沒有其他礦物的阻礙,水晶就能自由地沿著其優先生長方向發育,形成我們常見的完整柱狀晶體。
- 穩定的條件:
恆定的溫度、壓力以及飽和的含矽熱液供應,有利於晶體緩慢而規律地生長,使其晶面發育完整,形成清晰的六面柱體和尖端。
- 快速生長的限制:
如果生長速度過快,或者在被擠壓的環境中生長,水晶可能無法形成完美的柱狀,而是變成緻密塊狀、粒狀,或者只發育出部分晶面,形成不規則的晶體。
3. 為何我們看到的「大部分」是六面柱?
之所以我們覺得大部分水晶是六面柱狀,是因為:
- 視覺識別度高:
這種經典的晶體形態最容易被識別為「水晶」,也是最受歡迎的觀賞和收藏形式。
- 商業開採偏好:
完整的晶體比碎塊或不規則的集合體更有價值,因此在開採時會優先保留和銷售這類形態。
- 教育與展示:
在地質學教材、博物館展示或珠寶飾品中,通常都會選擇典型的六面柱狀水晶來代表石英晶體。
當然,水晶也有許多其他的晶體慣態,比如雙尖水晶(兩端都有錐體)、晶簇、塊狀、隱晶質(如瑪瑙、玉髓)等,但最能體現其晶體學特徵的,確實是這個經典的六面柱狀結構。
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