摘自中國湖南國際礦物寶石博覽會
在中國地質博物館正門右前方的廣場上，矗立著一塊巨大的水晶，它高1.7米，最大寬度1.7米，厚1米，重達4.35噸，1958年8月發現於江蘇省東海縣房山鄉柘塘村，在當時的世界上堪稱最大的水晶晶體，號稱「水晶王」，後來被送到北京珍藏於中國地質博物館，堪稱「鎮館之寶」。
大家或許會感到疑惑：水晶為何能長得如此巨大？自然界中的礦物晶體到底能長多大？究竟是什麼因素在控制著它們的生長呢？
晶體與非晶體
在解開這些秘密之前，我們需要先了解一些基本的概念，比如說晶體與非晶體。我們大家都知道，物質有三種基本狀態：氣體、液體和固體，對於固體物質而言，它的內部結構會有很大的差別，有一部分固體物質中原子或離子的排列具有三維空間的周期性，這些物質都有自發地成長為幾何多面體外形的固有特性，也就是說當它們自然凝結的、不受外界干擾而形成的物質都有自己獨特的、呈對稱性的形狀，即所謂的晶形，比如食鹽呈立方體、冰呈六角棱柱體，而且還有固定的熔點和穩定的化學組成。這樣的物質被稱為晶體，各種金屬、合金、陶瓷、水泥製品等絕大多數的固態化合物都是晶體，常見的晶形有立方體、四面體、八面體、菱形十二面體、四角三八面體等，根據晶形的不同，自然界中的晶體通常可以分為七個不同的晶系，分別為等軸晶系、六方晶系、四方晶系、三方晶系、斜方晶系、單斜晶系、三斜晶系。
但是，還有一部分物質它們內部的原子或離子不是有規則的周期性排列，不能自發地成長為幾何多面體，沒有一定的外形，也沒有固定的熔點，比如玻璃、塑料已經地質作用中由火山熔岩快速冷凝而形成的黑曜石、珍珠岩等都屬於這類物質，它們被稱為是非晶體。所以，在晶體與非晶的對比之下我們可以發現，晶體的生長具有明顯的規律可循，它們的生長就像人的胚胎一樣，按照相對固定的方式從一個小小的晶芽慢慢成長壯大。礦物晶體既有在岩漿中直接生長的，也有在來自於岩漿的蒸汽或熱水溶液中生長的，還有一些是由於地表風化作用形成的，這是一個涉及到物質微觀結構變化的過程，我們僅僅通過肉眼是難以觀察到的，但隨著它的不斷壯大，我們就能夠發現它的規律。
礦物晶體的生長
地球上大部分礦物晶體都形成於岩漿之中，隨著岩漿的冷凝，各種不同的礦物會按照熔點的高低不同而先後結晶出來。在這個過程中，晶體的大小與溫度冷卻的速率有很大關係，一般是冷卻的速率越快所形成的晶體往往越小，倘若冷卻速度過快的話甚至難以形成晶體，而成為非晶質體，比如黑曜石就是因為岩漿冷卻過快而形成的玻璃質岩石，它內部沒有晶體結構。簡單地說，就是晶體的結晶和生長需要一定的溫度條件和充裕的時間。但是，岩漿變化頻繁，實際上能形成超大單晶體的情況並不多見。比如說金剛石，它在十分苛刻的高溫高壓條件下歷經了數億年時間才得以形成，溫度要求在900～1300℃，壓力為4.5～6.0Gpa（大約相當於4.5～6.0萬個標準大氣壓），時間約10億到33億年，地點是地下140至190公里深處的地幔，所形成的金剛石顆粒往往都很小。世界上最大的金剛石「庫里南」原重僅僅只有3106克拉，幾乎相當於一個成年男子的拳頭大小。再比如橄欖石，它是一種常見的造岩礦物，也是岩漿結晶時最早形成的礦物之一，通常存在於橄欖岩、玄武岩、輝長岩等鐵鎂質岩石中，地球上的各種噴出岩中都含有橄欖石，但是目前世界上最大的一顆橄欖石也只有310克拉重，現珍藏於美國華盛頓的史密斯學院博物館裡。
還有一部分礦物生長在岩石裂隙或者岩洞中，含有某種物質的過飽和溶液逐漸沉澱、結晶而成為礦物晶體，因受到各種外界條件的影響，內部結構也會有所差異。比如玉髓和水晶，雖然它們的主要成分都是二氧化矽，同屬於石英家族，但它們的結構相差甚遠。水晶是二氧化矽結晶完美時的石英，內部具有十分規則的晶體結構，用肉眼都能夠分辨晶體顆粒，所以被稱為顯晶質結構。而玉髓內部的礦物晶體極為細小，用肉眼根本無法分辨出礦物顆粒，甚至在偏光顯微鏡下也難以分辨，所以被稱為隱晶質礦物。在自然界中，如果有合適的物理條件和化學條件，玉髓可以轉變為微晶石英，然後再發生重結晶作用轉變為石英。當外界條件非常適宜時，石英可以長得很大，中國地質博物館門前的「水晶王」便是極好的例證，迄今為止它仍是我國排名第一的單體水晶，但是在世界上還有更大的。世界吉尼斯記錄中所記載的「最昂貴的浴缸」，在倫敦著名的哈羅茲百貨公司銷售，標價為84.5萬美元，它是一塊完整的水晶製品，長約2米，重約2噸，是從一塊重達10噸的水晶中直接切割出來的，非常令人震撼。
三維空間內的變化
礦物晶體的生長，其實是在三維空間內的變化，也就是由X軸、Y軸、Z軸組成的空間。但是，不同的礦物具有不同的生長習性，有些礦物喜歡朝著一個方向生長，比如說輝銻礦，結果就形成了柱狀礦物，還有輝鉍礦，它也是朝著一個方向生長，不過它更細，呈現出針狀。還有一些是喜歡朝著XY平面方向生長，比如雲母，它的礦物集合體為葉片狀，可以被一層一層地揭開，所以被人們形象地稱之為「千層紙」。還有一些在三維空間內沒有什麼優勢的生長方向，比如方鉛礦，四四方方，十分規整，還有石榴子石，大多為五角十二面體，就像石榴子一樣呈顆粒狀。岩石和礦物生長需要一定的空間，如果空間不夠大或者含有礦物成分比較複雜的話，它們就喜歡在一塊生長聚集到一起。比如這一塊石英、白雲石、黃鐵礦，它們就都共生在一起，擠得密密麻麻，這就形成一種晶簇。
如果說礦物有足夠的生長空間的話，它可以長得很大，而且大得驚人。北美洲墨西哥奇瓦瓦市，有一個名為奈卡礦的多金屬礦，2000年4月，正當採礦工人在地下300米深處挖掘巷道時，突然有人發現了一個巨大的洞穴，有足球場一般大小，高度相當於兩層樓，走進洞穴發現這裡到處長滿了「利劍」，長的超過人的身高，短的也有幾十厘米，都是半透明的柱狀物，置身其中就像是走進了一座水晶宮殿。其實，這裡面的礦物並不是水晶，而是石膏晶體。石膏的晶體通常呈板狀，少數會長成長柱狀，顏色一般為白色，如果混入了其它雜質則可能表現為灰色、褐色甚至紅色，雖然無色透明的石膏看起來很像水晶。進一步的研究發現，如此罕見的石膏晶體是由於沉澱作用形成的。奈卡礦附近地下有古老的斷層，地下岩漿的高溫將周邊的地下水加熱，順著斷層向上湧出，溶解了岩石中大量的鈣和硫酸鹽礦物，本來就是中空的洞穴裡面充滿了這種富含礦物質的熱水。隨著溫度的不斷降低，在54℃左右，熱水中的礦物質開始沉澱並結晶，雖然結晶生長的速度極其緩慢，每一百年才能增長一根頭髮絲的寬度，但經過幾十萬年的時間，最大的已經長到了11米長，直徑4米，重達55噸！
實際上，我們在現實生活中很少能見到這樣的情況，平時所見到的大部分礦物晶體不僅個頭很小，而且質量也不好，很多都是「歪瓜裂棗」，這是為什麼呢？因為礦物在生長的過程中經常會受到一些外來因素的影響，比如地震、火山噴發，或者是一些地下流體的震盪，使它的生長環境受到破壞了，於是就形成了並不完美的礦物晶體。總而言之，礦物晶體的生長需要充足的物質原料供料、適當的溫度和壓力條件以及合適的生長空間，當然，還需要極其漫長的時間，所以我們現在看到的每一塊礦物晶體，它們的背後都有一段極不平凡的成長故事。
