电气石
电气石（Tourmaline）又称碧玺、托玛琳石，是电气石族矿物的总称。其化学成分较为复杂，主要有二氧化硅（SiO2）、二氧化钛（TiO2）、氧化钙（CaO）等。颜色通常呈玫瑰红或粉红、红等。多色性强度变化于中至强之间。具有玻璃光泽，透明或半透明。电气石为三方晶系，晶体通常呈柱状，集合体呈棒状、细针状等。硬度为7-7.5，密度为3.02-3.40g/cm3。电气石因具有热电性及压电性而易带静电，故此得名。
电气石多产于伟晶岩及热液矿床中，花岗伟岩中产出的电气石与钠长石、绿柱石、石英等共生。气成热液矿床中电气石与白云母、黄石市、黄玉等共生。电气石也产于变质作用中。电气石主要产于巴西、美国、莫桑比克、中国、意大利等地。其在中国主要分布在江西赣州安远、定南、婺源；云南及西藏东部地区；新疆北部阿勒泰地区等。
电气石广泛应用于水处理、环保、工业和珠宝等领域。电气石的自发极化可使其表面产生的电场与远红外线协同作用使水中的氢键减弱甚至断裂，从而将水进行活化。电气石添加剂可以改善沥青混凝土的高温、低温和耐水性能。电气石因其呈现出的颜色众多又美丽光泽，而应用于珠宝领域。在北京和台北市的故宫博物院中，有不少电气石制成的宫廷饰物。鉴于电气石的商业价值，珠宝行业中有热处理、充填处理、染色处理、辐照处理和电镀处理等方法优化电气石的品质。对电气石的品质鉴定主要通过肉眼观察它的颜色、内含物和模糊度，还可以通过仪器检测确定其品质。
主要特征
矿物组成
电气石是一种以含硼（B）元素为特征的的硅酸盐矿物，具有环状结构。其化学成分较为复杂，主要有二氧化硅（SiO2）、二氧化钛（TiO2）、氧化钙（CaO）等。电气石晶体化学通式为:XY3Z6(T6O18)(BO3)3V3W，其中每个离子占位上最常见的是：
X=Ca2+、Na+、K+、□(空位);
Y=Fe2+、Mg2+、Mn2+、Al3+、Li+、Fe3+、Cr3+、Zn2+、V3+、Ti4+、□(空位)；
Z=Al3+、Fe3+、Mg2+、Cr3+、V3+；
T=Si4+、Al3+;
B=B3+、□(空位)；
V=OH- 、O2+；
W=OH-、F-、O2-。
有学者还发现在T位置上也存在B3+替代Si4+的现象。
物理特征
力学性质
电气石的硬度为7-7.5；密度介于3.02-3.40g/cm3之间，一般电气石的密度大小受到Fe、Mn等金属元素含量的影响。
电学性质
电气石矿物的晶向影响其电导率的高低，其沿c轴方向的电导率是5.5×10-10Ω-1cm-1，然而垂直于c轴方向的电导率仅仅是1.1×10-10Ω-1cm-1，可见平行于c轴方向的电导率远远高于垂直于c轴方向的电导率。电气石是无对称中心的矿物，当受到沿特殊方向受力时，能够在垂直应力的两边表面产生数量相等、符号相反的电荷，且荷电量与压力成正比的压电性。电气石在温度改变时，在c轴两端产生相反的电荷，易吸附灰尘的热电性，因此也被称为“吸灰石”。
光学性质
电气石的折射率为1.624-1.644；非均质体，一轴晶，负光性；玻璃光泽；色散低，0.017。电气石具有多种颜色，通常呈玫瑰红或粉红、红、绿、深绿、浅蓝、蓝、深蓝、蓝灰、紫、黄、绿黄、褐、黄褐、浅褐橙、黑等颜色。多色性强度变化于中至强之间，多色性颜色随体色而变化，呈现深浅不同的体色。红色和粉红色电气石在绿区有一宽的吸收带，又是可见525nm、451nm、458nm的吸收线，绿色和蓝色电气石在红色区普通吸收，498nm处有强吸收带。在紫外照射下一般碧玺表现为荧光惰性，但是粉红色电气石在长、短紫外光照射下可能会有弱红到紫色的荧光；X射线下，只有粉色的电气石有微弱紫色荧光，其他颜色无荧光。
电气石的包裹体特征
电气石内部通常裂隙较发育，会影响其净度和透明度。内部含有典型的不规则线状、管状包体和扁平的垂直c轴的薄层空穴，包体内可被气液所填充，呈指纹状、羽状包体，还可以有少量铁质充填。电气石还含有较为丰富的气-液两相流体包体，轮廓呈扁平几何形状，近椭圆状、长柱状或不规则状，内部可见圆形气态包体，若电气石内部含有大量平行的纤维包体，则可以出现猫眼石效应。电气石内部还可见磷灰石、云母、黄铁矿、细晶石、锆石、电气石等矿物包体，常见平直或三角形色带或生长纹。
结构特征
电气石为三方晶系，晶体通常呈柱状、六方柱、三往、三方单锥，集合体星棒状、细针状、放射状，致密块状或隐晶体状等。空间群为：R3m—C3，通常采用奥古斯特·布拉菲坐标系来描述电气石矿物的点阵晶体结构。电气石矿物属于异极性矿物质晶体，三重的对称轴均可作c轴，垂直于c轴则不存在对称轴与对称面，也不存在对称中心。自然界中，电气石矿物的晶体结构存在多样性，即由微观结构呈现为“针形（Needles）”或“薄膜（ThinFilm）”微观晶体结构，又有宏观上可达到1m长的线性结构。在宏观形貌方面，有锥体形、棱柱形、圆饼形、扁平形等。
电气石晶体结构主要有两个基本结构层：第一层为由6个较规则硅氧四面体结构构成的[Si6O18]复三方环，配位数为9或10的X类阳离子位于其中心空隙（在环的中心空隙上方或空隙内），也可能在空隙下方）；第二层为八面体层，包括中央Y离子的大三重八面体（主要式[Mg(Fe)O5(OH)]三重八面体）；周围6个含Z离子的小八面体（主要式AlO5(OH)八面体），且各大八面体间分布硼原子，共形成3个[BO3]平面三角形。Y八面体与Z八面体共棱并一顶联结而形成水镁石结构，Z八面体共棱联结成平行于c轴的螺旋柱。阳离子质量浓度于离子半径式影响电气石晶格常数的主要因素；Fe和Mg元素对电气石晶格常数由较大影响，随Fe或Mg元素含量增加，晶格常数增大。不同种类电气石的晶格常数由较大差异，电气石的外观色泽与晶格常数对应关系良好。
产地分布
电气石主要产于巴西、美国，莫桑比克、尼日利亚、马达加斯加、坦桑尼亚、阿富汗、中国、意大利等地。
巴西是世界上最主要的电气石出产国，几乎所有颜色的电气石在巴西都有产出。美国也是电气石的主要产出国，20世纪早期，缅因州和加利福尼亚州成为世界重要的宝石级电气石产地。缅因州的首次发现的电气石矿主要出产粉红色和绿色的电气石。非洲产出的电气石的颜色较为丰富，尼日利亚有浅蓝色、紫蓝色、蓝绿色等，莫桑比克有红色、粉红色、绿色等，马达加斯加有紫红、暗紫色、深绿色等。
中国的电气石矿产可大致分以下9个产区：赣州市安远、定南县；江西婺源县；云南省及西藏自治区东部地区；新疆北部阿勒泰地区；秦岭地区，河南三门峡市；山西太行山娘子关；内蒙古自治区大兴安岭带四王子旗；黑龙江省东部五大连池；辽宁省东部、吉林省南部地区。
中国电气石矿石主要有层纹状、条带状、块状、团块状、斑杂状及浸染状等结构。电气石岩中的电气石含量一般大于20%，高者达90%，几乎全由电气石组成。江西婺源电气石石脉中的电气石含量大于60%，多为0.6~30mm的短状柱晶体；贵港龙头山金矿的矿石中电气石含量达40%；大厂的文层状电气石岩中在富含电气石的纹层中电气石含量达85%，长坡-铜坑中电气石的粒度为2~8μm；在富含石英石岩中，电气石含量为20~30%。在辽东地区硫铁矿带中的纹层状电气石岩中，电气石含量一般为60%~85%，高者可达95%，电气石的粒度为0.1~0.2mm。黑龙江林口42号伟晶岩脉分异较差，以细粒结构带为主，在该带中，电气石含量为10%~15%，局部达25%~50%。
形成原因
电气石多产于伟晶岩及热液矿床中，黑色电气石产于高温矿床；绿色、粉色电气石形成于温度较低的矿床。早期电气石具有长柱状，晚期为短柱状。花岗伟岩中产出的电气石与钠长石、绿柱石、石英、理云母、微斜长石等共生。气成热液矿床中电气石与白云母、黄石、黄玉、锡石等共生。电气石也产于变质作用中。
应用领域
水处理领域
电气石具有自发极性和远红外辐射特征，自发极化使电气石表面产生的电场与远红外线协同作用使水中的氢键减弱甚至断裂，从而将水进行活化。电气石对水中污泥活性具有促进作用，同时，电气石对水中重金属和杂质具有吸附作用，电气石产生的阴离子也可以减少沥青烟气排放、除尘和降尘。
环保领域
在建筑领域中石灰粉中添加电气石可提高白度，在建设道路使用电气石改性沥青混凝土，对氮氧化物具有良好的净化效果，对汽车尾气的最大净化率可达93.1%，电气石的渗入量的增加可以提升对尾气的净化效果，电气石添加剂可以明显改善沥青混凝土的高温、低温和耐水性能。
工业领域
含有电气石的纺织和塑料产品，其负离子释放量得到提升。
在催化领域，电气石与催化剂复合时，电气石的自发极化特性产生的电场能够抑制电子和空穴的复合，从而提升了光催化作用；同时，电气石与电催化剂复合后，微电场的作用也会提高电催化的效率。
在电磁屏领域中，电气石可与空气中的水分子发生反应，形成阴离子，中和辐射发出的阳离子，以阻碍电磁波的传播。用含电气石微粉的物质做成外壳，就能有效引起屏蔽作用。
饰品
电气石用于饰石的历史并不长。由于其呈现出的颜色众多又美丽光泽，清澈透明，当它问世后，就迅速地为世人所爱。其中绿蓝或鲜红色，是完美祖母绿宝石和红宝石的首选代用品。在北京和台北市的故宫博物院中，有不少电气石制成的宫廷饰物。
分类
矿物种主要分类
镁电气石（Dravite）
化学式为Mg3Al6(BO3)3Si6·O18(OH,F)4，含有较多的钠和镁，晶体颜色较为独特，多呈金棕色至深棕色，或近于黑色的深褐色，因为含杂质，也呈玫瑰色、黄色、淡蓝色、深绿色等。含有镁时则呈褐色。镁电气石应用较为广泛，经过加工后可制成新型材料应用于电气石汗蒸房；也可用于桑拿中的石疗、沙疗、水疗等；在纺织、制鞋等领域也用应用；还可制成化妆品等。
锂电气石（Elbaite）
化学式为Li3Al6(BO3)3Si6·O18(OH,F)4，又称钠锂电气石，成分十分接近钠锂，属于环状硅盐酸矿物。常具色带现象，颜色通常为玫瑰色，也呈黄色、绿色、蓝色和白色等，条痕无色。可作为宝石，同时也广泛应用于电子、化工、纺织、雪茄、涂料、化妆品、净化水质和空气、防电磁辐射、保健品等领域。
黑电气石（Schorl）
化学式为No3Al6(BO3)3Si6·O18(OH,F)4，是一种含有硼元素的环状结构的硅酸盐矿物，是典型的高温气候矿物。晶体颜色通常为黑色，若含杂质则较为多样，如玫瑰色、黄色、褐色、淡蓝色或深绿色。褐色电气石具有较高的硬度。主要可用于环保、电子、纺织、日化、建材、陶瓷、制冷业、无线电工业、红外探测以及宝石原料。
颜色分类
红色电气石
红色碧玺可带有橙色、褐色、紫色色调，其中最为名贵的当数具纯正鲜红色（或稍带紫色色调）、适中明度和高饱和度的红色电气石。
绿色电气石
绿色电气石可带有黄色、褐色、蓝色等色调，其中以祖母绿、明度适中、饱和度高的铬电气石价值最高。一般而言，带黄色调的绿色电气石略优于带褐色调的绿电气石，颜色烧浅的绿色碧玺略优于暗绿色电气石。
蓝色电气石
蓝色电气石带有绿色、紫色、褐色等色调，质量高的蓝宝石电气石具有纯正的蓝色或略带紫色调、中度明度及高的饱和度。一般而言，带紫色调的蓝色碧玺，略优于带绿色的蓝色电气石；颜色烧钱的蓝色电气石，略优于黑蓝色的蓝色电气石。
在蓝色电气石中有种罕见耀眼的蓝、绿调的帕拉伊巴电气石（ParaibaTourmaline）霓虹蓝或电光蓝色、明度适中、饱和度高的帕拉伊巴电气石最优，其次为蓝色、绿蓝色、紫蓝色。绿色调过于明显会影响帕拉伊巴电气石的价值。对于帕拉伊巴电气石而言，铜元素使其如此与众不同的根本原因。
黄色电气石
黄色电气石的黄色要求色调纯正、明度适中、饱和度高、颜色偏深、偏暗或嗲有其他杂色调会影响其品质。金丝雀电气石的颜色以明艳纯正的黄色为最佳，其次为鲜明但带有些微绿色调的黄色，再为绿黄色。
双色电气石和多色电气石
双色和多色电气石颜色的分布情况决定它再视觉上的美感，其颜色应尽量分明、鲜艳，且各种颜色的组合应相对规则，颜色之间的过渡要柔和，如双色电气石，两种颜色能过各自占一半为佳。有些颜色组合多样的多色电气石，被用于不同题材设计当中。
在双色电气石中有个特殊的双色电气石——西瓜电气石（Watermelon Tourmaline），优质的西瓜电气石红绿灯鱼两种颜色分界明显，红色鲜艳优美，绿色青翠阳俏且厚度均匀，二者间可以无色或淡粉色相互接壤或过度。
无色电气石
无色电气石是一种无色火乳白色的电气石，透明至半透明，较为罕见。
黑色电气石
黑色电气石最为常见，颜色为黑色以及带褐色火蓝色调的褐色。
光学特性分类
猫眼电气石
具有猫眼效应的电气石称为碧玺猫眼。碧玺猫眼有各种各样的颜色，绿色最为常见，还可见粉红色、红色和蓝色品种。碧玺猫眼大多不透明，高质量者不多见。
变色电气石
是指既有变色效应的电气石品种，十分罕见，变色的两种颜色对比越强烈越好。东非地区产出许多含铬电气石具有明显的变色效应，日光下呈绿色，白炽灯下呈褐色或红色。
特殊现象分类
氟—钙锂电气石
这种电气石的晶体常包含两种或两种以上颜色，内部颜色可呈色彩分区或条状分布。
达碧兹电气石
这种类型电气石非常罕见，指具有呈放射状排列的六条深色臂的电气石的品种。
矿物开采
开采
电气石是宝石的一种。宝石的开采方法主要有露天开采和坑内开采。
露天开采是通过采掘运输设备在敞露的空间进行开采，具有作业安全、可采用大型采矿机械、生产能力大、矿石损失少等优点，适合于矿体埋藏浅、储存条件简单、储量大的矿床。其缺点是采场和排土场的占地面积大，易造成污染破坏环境，同时开采会受严寒、酷暑、暴风雨气候条件的影响。
坑内开采是以各种井、巷开辟出一条从地表通达矿体的通道，把矿石开采出来，适用于埋藏较深的矿体。坑内开采具有投资少、适应性强、占地面积小等优点，同时也具有影响地下水系，破坏地形地貌等缺点。全球的电气石矿床和矿点有300多处，具有一定规模和开采价值的只占10%-15%。电气石在斯里兰卡通过淘金的方式开采。
选矿
电气石的选矿方法包括手选、磁选等。手选指根据不同矿物的颜色、光泽等的差异，用人工进行分选的一种简单选矿方法。手选一般只用来拣选大块富矿或拣出废石，其生产效率和劳动条件均较差。磁选是根据各种矿物的磁性差别，在不均匀磁场中实现分选的一种选矿方法。磁选对磁性矿物虽更具针对性，但磁性夹杂易导致磁精矿品位偏低。
历史与文化
发现历史
公元前300多年，亚历山大（马其顿王国国王）将绿红电气石作为护身符，总日不离身，但是他在远征印度的归途中，不小心遗失了护身符，失意地返回了巴比伦，后来英年早逝没有看到建在埃及的文明之都——亚历山大城。从此，电气石便有了可以玉貔貅保佑平安的传说。
644年，李世民在西征时得到一种宝石，对其爱不释手，并课程印章，称之为“碧玺”。
1500年，葡萄牙的探险者在巴西发现了一种多彩的宝石，因其色彩斑斓，五光十色，无法用一种颜色来命名，最后为它取了个好听而有巧当的名字“Tourmaline”，即多彩宝石之意。从此，“Tourmaline”作为一种名贵的饰石，盛行于欧洲王室贵族之间，排名在世界十二大宝石之列。
1703年一个酷热的夏日，在荷兰某港口海岸旁，几个小孩正在把玩航海者自斯里兰卡（今斯里兰卡）带来的彩色时候。他们发现在阳光的照射和加热下，这些神奇的石头两端会“带电”并能够吸引或排斥轻盈的物体，像灰尘、草屑等，因此称此石“吸灰石”。1880年居里家族正式揭开了Tourmaline“吸灰”的秘密—其晶体表面流动0.06mA的微弱电流，自此开始，Tourmaline又称为“电气石”。
文化传说
“落入人间的彩虹”传说
相传在16世纪，一支葡萄牙勘探队在途径巴西时发现了一种闪耀着七色斑斓的宝石，它的颜色鲜艳多彩，就好像彩虹划过天际后射向地心，沐浴在彩虹下的平凡石子在沿途中获取了世间所囊括的各种色彩，被洗练得晶莹剔透。这种藏在彩虹落脚处得宝石被后人称为“碧玺”，自此电气石便有了“落入人间得彩虹”得美誉。
“火种得化身”传说
在希腊神话中，普罗米修斯缚将火传入千家万户后，在高加索山崖上熄灭火种，留下得七种颜色得宝石，也就是电气石。电气石因此也被人看作是“火种的化身”，它代表了生机和希望。
“爱与美的灵药”传说
中世纪法国诗人雷米·贝露把“西瓜电气石”称为“阿佛洛狄之爪”（Aphrodite，希腊神话中爱与美的神）。传说中“阿佛洛狄之爪”是让分充满爱与美的灵药，因而在有些地方用“西瓜电气石”来泡水饮用，以让自己更美更富有爱心。
名称来源
电气石的名称来源于其具有热电性及压电性而易带静电。电气石的英文名“Tourmaline”源自斯里兰卡主体民族僧伽罗语Toramolli，意为“混合的彩色宝石”。
品质鉴定
肉眼鉴定法
颜色
从每个不同角度看，天然电气石的颜色不一样。
内含物
天然电气石一般都不是完美无缺的，晶体内都会存在一定量的小棉絮，棉絮越少越好，且絮状物一般都是白色的。
模糊度
将刻面电气石放在手掌上，从电气石的最大面往里面看，越看越模糊的为真电气石。一般情况下，像水晶等宝石，越往里面看越清晰。
仪器检测法
使用10倍放大镜、二色镜、折射仪、分光镜检测电气石。
10倍放大镜观察电气石内部包体
宝石级的绿色电气石几乎不含包裹体；粉红色和红色电气石大多数含有显著的、充满液体的扁平包裹体和不规则的充液管穴。
二色镜观察电气石的多色性
大多数电气石依据颜色的深浅表现出明显的从弱到强的多色性。红色和粉色电气石其多色性是红色和粉红色，强度为明显至强。黄色电气石多色性为黄色，强度较弱。浅绿色的电气石的多色性为淡黄或淡蓝绿，强度为明显至强。蓝色电气石的多色性颜色为深蓝和粉红色，强度也是明显至强。
折射仪检测电气石的折射率
在所有折射率为1.60~1.65范围内的宝石中除了电气石外，没有高于双折射率0.010的宝石。电气石的双折射率为0.014~0.021，通常接近0.018。
分光镜观察电气石的宽带和窄带
分光镜观察红色和粉红色电气石在绿区有一宽带，蓝区有两个窄带。绿色和淡蓝色的电气石在蓝绿区有一窄带，红区中普通吸收。蓝电气石在蓝区有一个带。
人工优化
热处理
热处理可以改善碧玺颜色，增强碧玺透明度，从而提升宝石档次（通常用于那些较深的颜色，如：深蓝、深绿、深黄绿、深紫色等）。操作时，将电气石放置在温度和气氛可控的加热设备中，控制环境、温度和时间等条件，通常为氧化或还原的气氛条件，选择不同温度对宝石进行缓慢升温或降温处理，控制好恒温时间可减少裂隙产生。热处理后的电气石颜色相对稳定，属于优化。
充填处理
天然的电气石内部裂隙发育，包体丰富，且性质较脆，并且自身有着垂直于c轴的天然波状裂隙，所以有部分商家为了防止电气石原料在加工时破裂，同时增加成品的出成率，在切割电气石原石的时间常用树脂、高聚合物等有机材料或玻璃对电气石惊醒裂隙充填处理，以掩盖其裂隙，增加粘合度程度并改善其透明度或耐久性。
染色处理
用着色剂渗入电气石的裂隙中将其染色，如红色、粉红色等，以改善外观。染色电气石颜色异常艳丽。
辐照处理
电气石的辐照处理指对那些无色或淡色的电气石运用高能射线进行辐照，随辐照时间、射线剂量等的不同，可以使其呈现不同颜色，如：红色、粉红色、紫红色、红紫色、红绿色等。
镀膜处理
无色或近无色的电气石，经镀膜处理后可以形成各种鲜艳的颜色，镀膜电气石无特征的吸收光谱，特征包体为无色透明晶体、针点状包体、织纹状包体及裂隙。电气石经镀膜处理后光泽会大大增强，可达亚金属光泽。