水晶、石英的主要成份是SiO2 ，前者为透明的结晶体，后者为不透明的结晶体。SiO2的晶体很复杂，在不同温度下存在三种结晶形态。常温至870℃是石英晶体的稳定区，SiO2属六方晶系，比重2.7,硬度7,双光轴。把石英（水晶）加热到573℃时由低温型石英转变成高温型石英，是急转变，伴随体积变化（膨胀、收缩），在此时进行急冷急热，矿石便会炸裂，炸裂后的矿石具有很多很多的小裂纹，这些小裂纹面的光反射使水晶、石英变成呈乳白色。由于炸裂，水晶、石英由原来很硬（摩氏7）、很难粉碎，经过煅烧急冷就会变酥松、很好粉碎。煅烧的温度要高于573℃，一般在900℃左右。石英晶体加热到870℃在条件（含Fe、Ca等矿化剂时）成熟的情况下会转变成鳞石英，这一转变为慢变化，在高温下长时间才能形成。鳞石英属斜方晶系，比重2.3、硬度7，它们的每一个变化都伴随着一定的体积变化，鳞石英冷却时不会再转变成石英。当温度升高到1470℃时，石英和鳞石英都会转变为方石英，这一转变也是慢转变，必须有足够的时间。方石英高温时是等轴晶系，当它冷却到200℃左右，又会变态为低温型云石英，而且是急转变。当温度达到1470—1713℃时是方石英的稳定区域，方石英的低温型属正方晶系，方石英比重2.4，硬度6—7，方石英冷却时不会再转变成石英。这里有一个很重要的现象：石英的稳定温区为常温至870℃；鳞石英的稳定温区为870—1470℃；方石英的稳定温区为1470—1713℃，高于1713℃就熔化，有如冰化成水；石英变为鳞石英，或磷石英变为方石英，石英变为方石英，都是慢转变，要条件成熟才能转变，而且是不可逆的，即鳞石英和方石英不会再变成石英；假如石英在升温时没有变成鳞石英，假如石英、鳞石英在方石英稳定温区没有来得及转变成为方石英，当温度升到1713℃以上可以直接熔化后制成石英玻璃。方石英的理论熔点1713℃，不论石英、鳞石英、方石英哪一种，SiO2结晶升温到1713℃都会熔化后制成石英玻璃，但熔化后的熔液粘度很大。1713℃时熔液粘度是108Pas，其软硬程度相当于20℃时的沥青。所以实际工业生产石英玻璃熔融温度为1900—2000℃。
1、水晶是透明的石英（ SiO2）结晶体。一般为无色，少量为烟灰、墨、茶色等。晶体完好时为六方锥柱体，比重2.7，硬度7以上，熔点1713℃以上，耐温性好，耐酸、碱性好，导热性差，化学性能稳定，一个完美结晶的水晶具压电性能。水晶经不起高温热冲击，它遇高温升至573℃左右时会急剧地膨胀破裂转化成其它晶体变态。
水晶主要产于变质岩、榴辉岩分布区。原生矿（脉型）水晶主要生于石英脉中，含水晶的石英脉，仅占石英脉总数的2—10％。而脉石英则是水晶的“母液”，有水晶必有石英脉。水晶常生在石英脉的洞中，称晶洞。含水晶石英脉带是“一脉一洞”称单晶单脉式。晶洞的形态就是水晶矿体的形态，大小不等呈透明体、扁豆状、鸡窝状。水晶矿体常生长在脉的部位的下盘、多脉交叉处、脉底盘、脉下盘下至石岩中。单晶重一般100—500克，大的几公斤、几十公斤、几百公斤不等，最大可达3.5 吨。
次生矿（砂矿型）水晶矿赋存于第四系砾石层中，根据沉积物类型分为残坡积型、坡冲积型。次生砂矿水晶分布特点是广而散、规模小，可谓“星星到处有，难得见月亮”，但埋藏浅，适合民采，不易进行大规模地质勘探和开采。
水晶按生成过程可分为天然水晶和人造水晶两大类。天然水晶用途十分广泛，按其特性和用途可分为压电水晶、光学水晶、工艺水晶、熔炼水晶四种，表2示出了天然水晶的用途及工业要求。
天然水晶用途及工业要求简表
种类
用 途
工业要求的物理性能
压电水晶
制造谐振器、滤波器，广泛用于自动武器，超音速飞机、导弹、核武器、电子显微镜、计时仪、电子计算机、人造地球卫星等科学技术的导航、遥控、遥测、电子电讯设备之中等
无缺陷的水晶单晶，具有压电性能。
大单晶＞12×12×12mm3
小单晶：
8×8×8—12×12×12 mm3，工业品位大于大单晶3—5倍时，可以利用
光学水晶
生产可聚紫外线的透镜、测量偏振旋转方向的仪器摄谱仪、棱镜、补色器的石英楔、光谱仪、红外线分析窗口、石英折射计等
晶体无色，折光率均一，无巴西双晶、绵、节瘤气、液、固态包裹体、裂隙兰针、能透过波长为210纳米以上的紫外线，透过率≥85％（以10毫米的无缺陷晶体簿片进行测定），其晶体采收率不低于40％，并可制备80×70×60或70×60×50、45×35×30毫米的坯料。
工艺水晶
工艺品、珠宝饰品、水晶眼镜片等
纯净透明，无色或带色，允许有道芬或巴西双晶，节瘤，少量气态、固态包裹体，兰针和小绵，不许带裂隙，大绵。
熔炼水晶
生产特种（石英）玻璃及石英玻璃制品和人造水晶应用于电工、电子化学、冶金、机械制造、汽车、医药器皿和仪器工业等
要求在紫外光，可见光和红外光光谱范围内具有光性，理想的辐射透过性，对热冲击的稳定性，对气体的非渗透性以及腐蚀介质中的化学稳定性，良好的介电性等。质量要求：SiO2含量大于99.9％,铝、铁含量小于十几万分之几，镁、钛含量不大于百万分之几。 |
