在水晶家族中,大家争奇斗艳,各领风骚,但是有一种很不起眼的“无名小辈”,虽然很早以前人们就见过它,可它并不受人追捧。这种水晶浑身透亮,由表及里透着一种烟黄色甚至是暗褐色,仿佛被黑烟熏过一般,于是,人们称呼它为“烟晶”。某些烟晶的颜色可能会发黄,被称为“茶晶”;若烟晶颜色暗黑,则被称为“墨晶”。比起紫晶的奢华和蔷薇水晶的艳丽,烟晶就像是默默无闻的小弟,可恰恰就是这种低调的颜色和烟波浩渺的意境给了烟晶无限的魅力。
能量决定颜色
关于烟晶这种特殊颜色的成因,学术界存在着争论。有种说法认为,烟晶发黑是由于其中含有少量的碳元素,《地质大词典》中给烟晶的解释为:“色素是含碳所致,黑的深浅决定于碳的多少,全黑者称墨晶。”但凡提到墨字,我们自然而然地会想到碳,可是随着研究的不断深入,有人对此提出了质疑。
长期以来,人们认为紫晶的紫色是因为杂质元素铁或锰、钛等混入引起的“他色”,杂质含量的多少影响紫色的深浅;但是后来的研究发现,当紫晶被加热到450℃~500℃时,紫色会消退并变为黄色,所以也有人认为紫晶的颜色只是因为内部铁离子的电子层发生变化所引起的光学现象。同样的,有人对烟晶进行加热,发现当达到一定温度时,烟晶居然可以退至无色。
这表明,烟晶的颜色变化肯定和能量有着密切的关系。
我们知道,矿物晶体的结构是在空间范围内周期性的重复排列,但有时候,某种杂质的出现会在某一个或几个结点上将这种重复性排列的晶体结构破坏掉。比如,石英晶体中原本是二氧化硅,但有时候其中的四价硅离子会被三价铝离子所代替,此时,正电荷较少的阳离子进入晶格中代替了正电荷较多的阳离子,从而导致局部电中性遭到破坏,在受到外界X射线、γ射线、中子轰击时,晶体损伤形成晶格缺陷。这些微观的缺陷就可以束缚电子或形成可见光的吸收中心,从而在晶体中引起颜色的变化。
1979年,一位学者采用钴-60对一种无色水晶进行辐照处理之后,竟然真的将其变成了烟晶,这是人类首次通过实验的方式证实了以前的猜想。这位学者所采用的钴-60是一种放射性金属元素钴的同位素,它可以通过β衰变释放出较强的能量和γ射线。实验中采用的无色水晶也是其中含有少量铝的石英晶体。
由此人们得知,烟晶之所以呈现出烟黄色或暗褐色,既与其内部结构有关,又与外界辐射有关。天然产出的烟晶应该是那些含有少量铝的无色水晶在地下遭受了放射性辐射之后形成的。
细心的人可能会问,那烟晶中是否会残留放射性,进而危害到佩戴者的健康呢?放心吧,正规市场上的宝石饰品是没有放射性危害的,宝石进入市场前有着严格的检验程序,那些对人体有害的放射性矿物几乎不可能流入市场。
烟晶的主要产地
由于石英是花岗岩、片麻岩和砂岩等多种岩石的重要组成部分,所以十分常见,但块体较大的完整石英晶体却不易找到。全球比较著名的烟晶产地有巴西、英国、乌拉圭、印度、美国和墨西哥等。英国苏格兰的凯恩戈姆山脉盛产烟晶,这里发现的最大一块烟晶重达23.6千克,目前被珍藏在苏格兰当地的一座古堡中。
我国的新疆、内蒙古、江苏、海南等省区均有水晶产出,其中以江苏东海的水晶最为著名,这里探明的天然水晶储量约为30万吨,烟晶、紫晶、黄水晶种类繁多,是闻名世界的天然水晶原料集散地,有着“水晶之都”的美誉。
烟晶因其特殊的美学价值常成为名贵的工艺品雕刻材料,但这只是水晶家族中的一个应用领域,水晶的工业价值远不止于此。在工业生产中,由于水晶硬度较大,仅次于金刚石、刚玉和黄玉,抗风化能力强,研磨之后的石英粉可以做成金属抛光剂,常应用于研磨机、喷砂机中。此外,由于石英可以产生压电效应,也就是说,当这种晶体某一方向上受到压应力或者张应力作用时,会导致垂直于应力的两边表面上产生正负相反的电荷,如果机械压力一压一张交替作用,就可以产生交变电场。根据这种性质,水晶被广泛用于制作高精度的压电石英元件,比如谐振器、滤波器等,它们都是现代国防、电子工业中的重要部件。有些水晶可以用来制造石英折射计、光谱仪等高级光学仪器,或者用来熔制石英玻璃,这是一种只含有二氧化硅单一成分的特种玻璃,耐高温、耐腐蚀,可作为国防工业、冶金、化工和建筑等行业的重要原材料。现在市场上很多价格昂贵的茶色眼镜,就是用烟晶制作而成的。