螢石

螢石（Fluorite）是一種常見的鹵化物礦物，主要成分為氟化鈣（CaF₂）。螢石是透明或半透明的，各種絢麗的顏色，如黃色、綠色、藍色、紫色、紅色、灰色、黑色等，具有明顯的玻璃光澤，屬于等軸晶系，晶體結構一般為為立方體和八面體，當它們團簇聚集在一起時，集合體呈粒狀、塊狀、纖維狀、球狀、土狀等。

螢石是一種常見的鹵化物礦物，主要成分為氟化鈣（CaF₂），是提取氟的重要礦物。其中Ca含量為51.33%，F含量為48.67%。其中Ca可部分被稀士元素所置換，其含量之比為 TR:Ca=1:6。當稀士元素主要為Y時，特稱為釔[yǐ]螢石，化學式為(Ca，Y)F_2-3即當Y置換Ca時，為補償晶體中電荷的不平衡，需要額外補充一個F。

螢石主要由氟化鈣組成，具有空間群為Fm3m的立方晶體結構（a＝b＝c＝0.5463 nm，α＝β＝γ＝90°），鈣原子與周圍八個氟原子配位。相反，氟原子被四個鈣原子包圍，形成理想的四面體，其配位數分別為8和4。也可看成Ca成立方最緊密堆積，F離子占據所有四面體空隙。Ca－F鍵的長度為0.237 nm。

氟化鈣的原子結構圖

螢石在立方體面上有時出現鑲嵌式花紋。螢石{111}面最易斷裂，{110}面次之，{100}面較難斷裂，因此{111}面完全解理。螢立方體晶面上常出現與棱平行的網格狀條紋；集合體呈粒狀、塊狀、纖維狀、球狀、土狀等；

螢石中常含雜質為釔、鈰[shì]、硅、鋁、鐵、鎂、銪[yǒu]、釤、氧、氯等；螢石可溶于硫酸，在加熱后的氯化氫中可輕微溶解，微溶于水（水溫為18℃時，0.000016克/立方厘米）。

螢石顏色多樣，是自然界中顏色最多的礦物，有綠、黃、紫、白、藍、黑等多種顏色。螢石主要致色成因有三種：元素摻雜、晶體缺陷以及有機質的混入。

螢石

由于 Ca離子半徑（1.06 ?，1 ?＝0.1 nm）與稀土元素（REE）、鈾[yóu]離子（U）、釷[tǔ]離子（Th）的離子半徑（1.06 ～0.848 ?、0.929 ?、0984 ?）相近，所以螢石中的 Ca極易被上述離子取代 。熱發光螢石的稀土元素分析表明，綠色螢石的 Y、Ce、La、Nd、Dy、Gd 含量較高，而紫色螢石中這六種稀土元素含量較低 。螢石呈紫色是由于含有放射性元素U、Th、Ra 等導致的。

紫色螢石

螢石晶體缺陷產生的原因主要有四種：①放射性元素輻照；②Na、K進入晶格造成F空位；③變價雜質離子（稀土等）的氧化；④壓力產生的晶格損傷。螢石與圍巖中常含有 U 和 Th 等放射性元素，從而形成了放射場。螢石受到放射性元素輻照，形成晶體缺陷 ，促進膠體鈣形成，導致螢石顏色加深。一 般螢石含 U、Th 越多，顏色也越深 。Na、K以類質同象方式進入螢石晶格中，增加螢石中稀土元素含量，有利于缺陷形成，從而影響熱釋光。稀土元素本身不是色素離子，但在熱力和輻射條件下易發生電價變化、電子遷移和電荷轉換，導致螢石對不同光波的選擇吸收和透射。

演化程度較高的有機質以細小包裹體形式存在于螢石晶體中，導致螢石顏色變深。黑色螢石內部具有大量微小空洞，許多演化程度較高的無定形態有機質（瀝青、固態烴類等）附著于洞壁，導致螢石顏色加深。

螢石主要形成于熱液作用，常為熱液脈中的主要礦物，或作為金屬礦石(尤其是鉛和銀)中的脈石礦物出現。熱水流體，即熱液是在地熱增溫、巖漿、構造作用及地幔熱源作用下形成的。熱液與火山噴發沉積等不斷發生反應，從圍巖中不斷萃取F，形成含F熱液，含F熱液在熱對流、沉積壓實作用、礦物相變、構造運動等驅動力驅動下，與周圍巖石中的Ca結合，形成氟化鈣（CaF₂），經過冷卻結晶后就得到了螢石。

螢石的礦床工業類型可分為兩種：

如花崗巖、流紋巖、頁巖及砂巖等，主要共生礦物為石英、其次含少量方解石、重晶石、方鉛礦及閃鋅礦等。

主要共生礦物有方解石、重晶石及各種金屬硫化物、如閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦等。此外螢石亦可產于沉積巖中，常和石膏、硬石膏、方解石、白云石等共生。偶爾也作為次生礦物見于礦床氧化帶。

螢石主要分布于美國、哥倫比亞、加拿大、英國、納米比亞，以及奧地利、瑞士、意大利、德國、捷克和斯洛伐克、原蘇聯、澳大利亞、南非、泰國等地。例如，美國的伊利諾斯州、肯塔基州等就產紫、紫羅蘭、藍、黃、褐等色及無色透明螢石，新罕布什爾州和紐約州產鮮綠色螢石，哥倫比亞產綠色等色的螢石。加拿大安大略產無色透明螢石晶體。英國康瓦爾產白、藍、紫羅蘭、淡紅褐等色螢石。納米比亞產祖母綠色螢石。中國各個省區幾乎都找到了螢石資源，其中寶石級螢石主要分布于浙江、安徽、江西、福建、河南、湖北、湖南、廣西、四川、貴州、青海、新疆等地。

螢石是氟化學工業重要的基礎原料，廣泛應用于冶金、煉鋁、玻璃、陶瓷、水泥、化學、光學等領域，其產品氫氟酸及氟樹脂、氟橡膠、氟涂料、含氟精細化學品等在航空航天、醫藥、電子電力、軍事工業等多個領域發揮著關鍵作用。不同品位的螢石精礦有不同用途，例如酸級螢石（特級品）是氟化工行業所必需的原料，可與硫酸在一定條件下反應生成氫氟酸；較低品位塊礦螢石主要應用在冶金工業，能提高熔融液流動性，同時降低熔點及燃耗，且能夠有效脫除 P、S。同時金屬的強度及可鍛性能得到增強。螢石在建材工業中的應用主要是充當水泥生產過程中的礦化劑，起到降低燒結溫度、節能降耗的作用。由于螢石是光性均質體，對紅外線及紫外線有較好的透過性。因此，螢石是制造復消色差透鏡（光學物鏡、輻射紫外線及紅外線的材料等）的理想光學材料。由于螢石的顏色多種，和特殊的文化屬性，人們利用螢石制造出精美工藝品。從技法上分，有浮雕、鏤空雕和圓雕，從工藝上分，有雕刻件、車件、拋光件、球體件、原生態晶體件以及標本件、組合件等八大件。

螢石翡翠寶石銀手鐲

螢石的晶體結構存在“空洞”，很容易被其他離子填充，所以在自然界中，無色透明的純凈螢石極其稀少。這種結構缺陷，同時也讓螢石成為顏色最豐富的石頭，因為含有鐵、鎂、銅等顯色離子，螢石幾乎可以呈現任何一種顏色。螢石可以進行改色加工，加熱處理在螢石中較為常見，通過加熱可使暗藍至黑色螢石變成藍色。一般來說，這種加熱處理的螢石很難鑒別，其顏色在300℃以下的環境中是穩定的。 在螢石加工過程中，還會經常充填塑料或樹脂，其主要目的是愈合表面裂隙，使其在加工或佩戴時不產生裂隙。經充填處理的螢石的鑒定主要有以下幾個方面：

• 放大檢查縫隙。
• 熱針測試可熔樹脂和塑料。
• 紫外熒光觀察，充填的塑料和樹脂可有特征熒光。
• 輻照處理：無色的螢石通過輻照可產生紫色。輻照處理的螢石極不穩定，遇光就會褪色，因此這種處理方法不具實用價值。

早在新石器時代，中國長江流域下游以南的河姆渡人就曾選用螢石作裝飾品了，距今已有近7000年的悠久歷史。英國曾盛產螢石——主要產于德比郡卡斯爾頓歐丁露天礦場——“藍色約翰”特定的礦床，最早由古羅馬人開采，大量用于雕刻制作酒杯使用。18世紀初約翰·柯克和約瑟夫·霍爾采螢石礦時，偶然發現古羅馬時代的古礦井，所采螢石主要用于制作時尚花瓶（如英國自然歷史博物館珍藏的18世紀中期制作的“藍色約翰”花瓶）、珠寶首飾及其他裝飾品，時至今日仍然如此。15世紀時，在古歐洲，螢石才擁有了自己的名字FluorSPar。1529年，德國礦物學家阿格里科拉在他的著作中首次提到螢石具有優良的性能；1556年阿格里科拉發現螢石具有低熔點（1360℃）的特性而能用作“助熔劑”；1771年，瑞典化學家杜勒將螢石與硫酸反應制成了氫氟酸（HF）；1886年，法國化學家莫桑首次從螢石中分離出氣態氟元素并定名為氟化鈣（CaF?）。螢石因在近代工業中起到了巨大的推動作用被載入史冊。