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石英
石英の結晶（ブラジル産、18×15×13 cm）
分類酸化鉱物
シュツルンツ分類4.DA.05
Dana Classification75.1.3.1
化学式SiO2
結晶系

低温型: 三方晶系

高温型: 六方晶系

単位格子a = 4.9133A
c = 5.4053A
モル質量60.08 gm
へき開不明瞭
断口貝殻状
モース硬度7
光沢ガラス光沢
色無色（紫色、黄色、黒色などもある）
条痕白色
比重2.7
光学性一軸性 (+)
屈折率nω = 1.543 - 1.545
nε = 1.552 - 1.554
複屈折δ = 0.009
蛍光なし
文献[1][2][3]
主な変種
玉髄微粒石英の集合体
プロジェクト:鉱物／Portal:地球科学
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水晶砂

石英（せきえい、独: Quarz、英: quartz、クォーツ、クオーツ）は、二酸化ケイ素 (SiO2) が結晶してできた鉱物。六角柱状のきれいな自形結晶をなすことが多い。中でも特に無色透明なものを水晶（すいしょう、独: Bergkristall、英: rock crystal、ロッククリスタル）と呼び、古くは玻璃（はり）[4]と呼ばれて珍重された。（仮に不透明であっても、六角柱状の自形結晶の形をしていれば水晶と呼ばれる）

石英を成分とする砂は珪砂（けいしゃ・けいさ、独: Quarzsand、英: quartz sand）と呼ばれ、石英を主体とした珪化物からなる鉱石は珪石と呼ぶ。この珪石のうち、チャートや珪質砂岩が熱による変成（接触変成作用）を受けた変成岩を珪岩（クォーツァイト）と呼ぶが、この珪岩の中にフクサイト（クロム白雲母）の微細な粒子を含み鮮やかな緑色を呈色し、砂金のようなキラキラした輝きを発するものは特に砂金石（アベンチュリン）と呼ばれている。

二酸化ケイ素 (SiO2) が、低温で水分を含みゆっくり固まったために原子配列が規則正しくない非晶質のものがオパール（蛋白石）である。

二酸化ケイ素 (SiO2) に富んだ流紋岩質の溶岩が急激に冷やされることで生じるのが、非晶質の天然ガラスである黒曜石（オブシディアン）である。
呼び名

火成岩ができるとき石英の結晶は、他の鉱物の結晶ができた後でその隙間に成長するため本来の結晶の形になれず（他形結晶）、特有の結晶面が発達していないため塊状に見えるものを石英、肉眼で確認できる大きさで六角柱状の結晶（自形結晶）のものを水晶と呼んでいるが、昔はそれとは逆に塊状のものを水晶、六角柱状の結晶のものを石英と呼んでいたのが、いつしか今日のような逆の呼び方に変わってしまいそれが定着してしまったといわれている。それは、江戸時代中期の貝原益軒が書いた大和本草で、水晶と石英の定義を取り違えたからだともいわれていて、その誤りを平賀源内は自著の物類品隲で指摘していた[5]。

ただ正倉院の目録では、自然のままの無加工のものを白石英、加工品を水精という使い分けをしており[6]、江戸時代以前の様々な文献等でも、石英、水晶、水精の区別は明確ではなく、その使い分けの基準は様々で且つあいまいでもあり、必ずしも江戸時代中期以降にその呼び方が逆になって定着してしまったとまではいいきれないようである。
産出地石英産生の地図

石英は地殻を構成する非常に一般的な造岩鉱物で、長石に次いでもっともよく見られるもので、火成岩・変成岩・堆積岩のいずれにもしばしば含まれる。水晶としては、花崗岩質ペグマタイト・熱水鉱脈などに産出する。

砂は岩石が風化することにより生じるが、石英は風化に強く、砂は石英主体となることが多い。一般的に、砂漠・砂丘の砂は石英が主成分となる。

どこにでもあるため、砂埃（すなぼこり）にも石英が含まれている。石英はモース硬度7なので、プラスチック・金属・車の塗装などは砂埃で容易に傷ついてしまう。そのため、宝石は石英より硬度の高いものが選ばれていることが多い。これは砂埃などで簡単に傷ついたりしては困るからである（ただし生体起源の宝石である真珠や珊瑚、琥珀などは例外）。

日本国内においても各地で産出するが、そのなかでも山梨県甲府市、岐阜県中津川市、愛知県春日井市などで産出されたものが有名である。
水晶鉱山

以下は水晶を目的に採掘している鉱山である。

アメリカ合衆国・アーカンソー州（現在盛んに採掘・輸出されている）

ブラジル・ミナスジェライス州（現在盛んに採掘・輸出されている）

日本山梨県・乙女鉱山（明治 - 昭和期に盛んに採掘され、輸出された。工業用の他、標本用としても美麗な結晶を産出したが、昭和56年（1981年）に鉱山会社が倒産して閉山[7]。

日本国内に水晶を目的として採掘している鉱山は存在しない（珪石を採掘している鉱山はある）。

性質・特徴

石英は二酸化ケイ素結晶の多形の一つで、1気圧、573℃で三方晶系の低温型石英（α-石英、アルファクォーツ）から六方晶系の高温型石英（β-石英、ベータクォーツ）に転移する。高温型石英は六角柱面を持たない。さらに高温では、鱗珪石やクリストバライトに、また超高圧下でコーサイトやスティショバイトに相転移する。常温下における高温型石英の外観は仮晶による。

水晶（低温型石英）は、代表的な圧電体であり、圧力が加わると電気が発生する。このために初期のレコードプレーヤーのピックアップに使われた。今日、水晶の圧電性は、水晶発振器として最も活用されており、時計が単に「クォーツ」（水晶の英名）としばしば呼ばれるのは、水晶発振器を利用したクォーツ時計が最も多いからである。この原理を利用して、水晶振動子マイクロバランス (QCM) と呼ばれる微量質量を正確に測定するための装置の研究が行われている。
成分・種類

石英の非常に細かい結晶が緻密に固まっていて、直交ニコル顕微鏡下でのみ結晶粒が確認できるもの（潜晶質、隠微晶質）を玉髄（カルセドニー）という。不純物によっていろいろな色となり、紅玉髄（カーネリアン）、緑玉髄（クリソプレーズ）、瑪瑙（アゲート）、碧玉（ジャスパー）などと呼んで飾り石とする。
色つき水晶

水晶に不純物が混じり色のついたものを色つき水晶という。色つき水晶は準貴石として扱われる。

水晶の発色原因は、主に不純物の混入と放射線による結晶格子欠陥によるもので、主要構成元素によるものではない。紫水晶、黄水晶、煙水晶、黒水晶の発色原因はいずれも、不純物欠陥に電子（または正孔）が捕獲され特定のエネルギー準位をもつもの（色中心、カラーセンターという）で、紫水晶、黄水晶は鉄イオン、煙水晶、黒水晶はアルミニウムイオンが関連している。
紫水晶（amethyst、アメシスト）
紫水晶（むらさきすいしょう）は紫色に色づいた水晶。紫色の発色は、ケイ素を置換した微量の鉄イオンが放射線を受けると電子が飛ばされ電荷移動が酸素原子と鉄イオンとの間で起こり、三価の鉄イオンが四価の鉄イオンになり、これが形成した色中心（カラーセンター）が光のスペクトルの黄色を吸収するために、その補色である紫色が通過する様になるのが原因とされる[8]。最近の研究ではアルミニウムも関係しているとの説がある。尖っていて、細長く装飾品に使われる場合は研磨される場合が多い。加熱するとレモン色や黄色に変わりやすいが、稀にブラジル産の物で緑色になるものがありプラシオライトの名で呼ばれている。紫外線に曝露すると退色する(そのため、直射日光の当たる窓際に置くと次第に色が褪せてくる)。英語名 amethyst はギリシア語の amethustos（酔わせない）から派生した。アメシストを持つと酔いを防ぐはたらきがあると信じられていたことによる。
黄水晶（citrine、シトリン、もしくは、citrine quartz、シトリンクォーツ）
黄水晶（きすいしょう）は黄色に色づいた水晶[9]。黄色の発色は含水酸化鉄に基づく[9]。また、紫水晶が450?500℃で加熱されると鉄イオンが安定しようとして電子を取り込む電荷移動が酸素原子と鉄イオンとの間で起こり、四価から三価の鉄イオンになりこれにより色中心（カラーセンター）のエネルギー準位が変化して紫色に相当する光エネルギーを吸収しやすくなって、光があたったときにその補色である黄色が通過する様になるのが原因とされる[10][11][8]。天然の黄水晶の産出は少なく、市場に出回っている黄水晶のほとんどは紫水晶を熱処理して黄色にしたものである[9]。このような人工的に加熱処理された黄水晶の色は、オレンジがかった鮮やかな黄色をしており、天然の黄水晶は、やや茶色がかった地味な黄色でくすんだ色合いの物や淡い色合いの物が多い[12][6]。時には、煙水晶を加熱して出来るものもあるようで、これは加熱によってアルミニウムイオンの働きで見えていた茶色系の色は消えてしまうが、同時に鉄イオンが含まれていた場合に黄色に色づいて見えるようになるようである[13]。この場合は、やや緑がかった淡い黄色に変色する傾向がある[12]。またウラル産のシトリンの中には、アルミニウムやリチウムを含んだ無色の水晶にコバルト60のγ線をあてて黄色くしたものがあるといわれている[6]。これはγ線をあてることで、水晶内に色中心（カラーセンター）が形成されるのだという。マディラシトリンと称される深いオレンジの色相を彩るシトリンは、さらに希産[14]。また天然で鮮やかな黄色（カナリーイエロー）のカナリーシトリンと呼ばれるシトリンはごく稀にしか見られない[14]。黄水晶の薄い黄色はトパーズに似るため、シトリン・トパーズとも言われ、安価なトパーズの代用品として使われる。また、トパーズと偽って売られる場合もある[9]。トパーズと共に11月の誕生石でもあり、石言葉は「社交性・人間関係・自信・生きる意欲」など。鉄イオンによる色中心（カラーセンター）が原因ではなく、ヘマタイトやゲーサイト、微細な角閃石等が水晶の中に入り込むことによって黄色く見える水晶もある[15][要出典]。これらはシトリンとは発色原因が異なるためシトリンとは呼べず、区別するため黄色水晶（yellow quartz、イエロークォーツ）という呼び方で流通している[16][17][15]。
紅水晶（rose quartz、ローズクォーツ）
紅水晶（べにすいしょう）は薄いピンク色に色づいた水晶。ローズクォーツのピンク色は光に敏感で退色しやすい。この色は、不純物として混入している微量のチタン、鉄、マンガンに由来するとされる。近年のX線元素分析では、この色は光学顕微鏡で観察可能なレベルのデュモルチエライトの繊維によるという結果も出ている[6]。しかしながら、デュモルチエライトは単独の結晶としては滅多に産出しないもので、従って呈色はリン酸塩やアルミニウムによると考える意見もある。