석영(石英, Quartz)은 대륙지각에 가장 풍부하게 존재하는 광물 중 하나이다. 흔히 수정(水晶)이라고도 불리며, 영어명 쿼츠(Quartz)로도 알려져 있다. 화학 조성은 망상형 이산화규소(SiO₂)이며, 육방정계의 결정형을 가진다. 모스 경도는 7, 비중은 약 2.65이다. 조흔색은 이론상 흰색이다.
결정 형태
결정의 가장 일반적인 형태는 육각기둥 모양이며, 그 끝은 육각뿔 모양으로 마무리된다. 그러나 쌍정(쌍결정)이나 변형된 형태로 나타나는 경우도 흔하며, 자수정처럼 주변 물질로부터 자라나 한쪽 끝으로만 뿔 모양이 관찰되기도 한다. 줄여서 Qz로 표기한다.
동질이상
석영은 동일한 화학 성분(SiO₂)을 가지면서도 온도와 압력 조건에 따라 다른 결정 구조로 전이되는 동질이상(同質異相) 현상을 나타낸다. 1기압에서 약 573°C를 넘으면 저온형인 알파석영(α-quartz)에서 고온형인 베타석영(β-quartz)으로 결정 구조가 변화한다. 그 밖의 동질이상으로는 트리디마이트(tridymite), 크리스토발라이트(cristobalite), 코에사이트(coesite), 스티쇼바이트(stishovite) 등이 있다.
종류 및 변종
석영은 결정질인지 비정질(미정질)인지에 따라 크게 구분된다. 결정질 석영은 일반적으로 투명한 반면, 미정질 석영은 대부분 불투명하다. 옥수(玉髓, 칼세도니)는 비정질 석영에 대한 통칭이다.
주요 변종으로는 다음과 같은 것들이 있다.
- 자수정: 투명한 보라색 또는 자주빛의 결정질 석영
- 황수정(시트린): 노란색, 다홍색, 연두색을 나타내는 결정질 석영. 철 성분에 기인한다. 자연적으로 생성되기도 하지만 대부분 자수정을 열처리하여 얻는다.
- 장미석영: 분홍색, 반투명. 이중별효과(diasterism)가 나타나기도 한다.
- 연수정: 갈색, 투명한 석영. 알루미늄 불순물 때문으로 추정된다.
- 흑수정: 어두운 갈색, 불투명한 석영
- 우유석영: 흰색, 반투명 또는 불투명
- 마노(아게이트): 줄무늬가 있는 옥수. 반투명하다.
- 벽옥(재스퍼): 불투명한 옥수(또는 처트). 불순물이 많이 섞여 있다.
- 오닉스: 마노 중에서 줄무늬가 곧고 평행하며 크기가 균질한 것
- 호안석: 섬유상의 석영. 보는 방향에 따라 광택이 변한다.
- 플린트(부싯돌): 검은색 또는 회색의 미정질 석영. 주로 처트이다.
- 카르넬리안: 다홍색의 옥수, 반투명
- 사금석: 운모가 박혀 희미하게 반짝이는 반투명 칼세도니
미정질 석영 중 알갱이 모양일 경우 처트(chert), 섬유상일 경우 옥수(칼세도니)로 구분하기도 한다. 처트는 일반적으로 미립질 석영으로 이루어진 화학적 퇴적암을 의미한다.
비정질(유리질) 석영은 레카텔리어라이트(lechatelierite)라고 불리며, 모래가 벼락에 맞아 생성되는 천연 유리이다.
산출
석영은 지각에서 가장 흔한 광물 중 하나로, 화강암, 사암, 석회암의 주된 구성 광물이며 그 외 화성암, 퇴적암, 변성암에서도 흔히 발견된다. 특히 열수암맥과 페그마타이트암맥에서 잘 발달된 결정이 산출되며, 잘 자란 결정은 길이가 수 미터, 무게가 수백 킬로그램에 이르기도 한다. 사암에는 평균 약 65%의 석영이 함유되어 있다.
용도
석영은 압전 특성(piezoelectricity)을 지니고 있어 수정 시계나 라디오 등의 전자 기구에서 진동자로 사용된다. 크고 결점이 없으며 쌍정이 아닌 결정은 천연 산출보다는 오토클레이브(autoclave)를 이용한 열수 합성 과정을 통해 인공적으로 제조되어 산업에 활용된다. 또한 각종 보석으로도 가공된다.
