简而言之，石英（SiO₂）的主要高压多晶型物是柯石英（Coesite）和斯石英（Stishovite）。这是一个常见的混淆点，但“高温石英”或β-石英是高温形式，而非高压形式。压力和温度独立地迫使二氧化硅分子形成不同的晶体结构。
石英的形态并非一成不变；它直接反映了其形成时的压力和温度条件。了解这些不同的形态（或多晶型物）使我们能够解读地球深处岩石或陨石撞击的历史。
区分压力效应与温度效应
最关键的概念是，压力和温度是两种独立的力量，它们会导致SiO₂晶格发生不同的转变。
温度转变：α-石英和β-石英
“高温石英”一词指的是β-石英（beta-quartz），它是在地表压力下温度高于573°C时由普通α-石英（alpha-quartz）形成的一种多晶型物。
这是一种位移相变。整体晶体结构保持不变，但原子位置略有移动。这种变化是可逆的；当β-石英冷却时，它会立即恢复为α-石英。
压力转变：柯石英和斯石英
施加巨大的压力会引起更为剧烈的变化。它会导致重构相变，其中原子键断裂并重新形成更致密、更紧凑的结构。
这些变化需要巨大的压力，并且不易逆转，从而有效地将压力的记录锁定在矿物中。
真正的高压多晶型物
当地质学家发现柯石英或斯石英时，他们知道岩石经历了地球表面所没有的极端条件。
柯石英：高压的标志
柯石英在高于2-3吉帕（GPa）的压力下形成，这相当于地球地壳70公里深处所承受的压力。
其结构比石英致密得多。柯石英的存在是超高压（UHP）变质作用的关键指标，通常与大陆碰撞带相关，在这些区域地壳物质被俯冲到地幔深处。
斯石英：极端撞击的标志
在更极端的压力下，通常高于8-10 GPa，会形成斯石英。这些条件在地球上很少通过构造过程实现。
斯石英是一种异常致密的多晶型物，其中每个硅原子与六个氧原子键合，而不是通常的四个。它的存在被认为是陨石撞击的明确证据，因为撞击产生的冲击波是少数能够产生如此巨大压力的自然事件之一。
了解地质意义
这些多晶型物的存在不仅仅是科学上的好奇；它是解读岩石历史的基本工具。它们充当可靠的地质压力计。
作为地质气压计的矿物
由于每种多晶型物仅在特定的压力-温度范围内稳定，因此发现其中一种能告诉地质学家宿主岩石所必须承受的最小压力。
这使得能够重建过去强大的地质事件，将一种简单的矿物转化为山脉形成或地外撞击的故事。
地球动力学过程的指示物
柯石英的发现从根本上改变了我们对板块构造的理解，证明大陆地壳可以俯冲到很深的深度，然后返回地表。
同样，在亚利桑那州流星陨石坑等地发现的斯石英提供了撞击事件的无可辩驳的证据，解决了关于此类特征起源的争论。
应用这些知识
您对这些矿物的解释取决于您的目标。
- 如果您的主要关注点是矿物学：您的主要收获是石英只是SiO₂多晶型物家族中的一员，柯石英和斯石英代表了它的高压形式。
- 如果您的主要关注点是地质学或岩石学：您的主要收获是柯石英和斯石英是强大的诊断工具，分别作为超高压变质作用和陨石撞击的明确指示物。
最终，一个简单的化学式SiO₂讲述了一个关于塑造我们星球的巨大力量的深刻故事。
总结表：
| 多晶型物 | 指示压力 (GPa) | 地质意义 |
|---|---|---|
| 柯石英 | > 2-3 GPa | 超高压变质作用（例如，大陆碰撞） |
| 斯石英 | > 8-10 GPa | 陨石撞击事件 |
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