石英理论化学组成是SiO2，但是在自然界不存在纯SiO2石英。石英或多或少都包含一些杂质元素（如Al、Ti、K、Na、Ge等），其种类和含量与晶出石英时的熔/流体和外界环境与结晶后受到的改造有关。在石英晶体内部，杂质元素的赋存形式包括（按尺度由小到大）：晶格杂质元素（晶格尺度）、亚微米级（nm～1μm）和纳米级（＜nm）包裹体，以及显微包裹体（＞1μm）。
1、晶格杂质元素（晶格尺度） 石英晶格杂质与石英晶体的点缺陷密切相关。石英晶体的点缺陷包括空位、置换原子和间隙原子三种，其中能引入杂质元素的主要是后两者。外来的离子（如P5+、Ti4+、Ge4+、Al3+、Fe3+、B3+等）通过置换Si4+，占据Si4+的位置，形成置换杂质元素；同时，某些离子（如Al3+、Fe3+等）在置换Si4+时，为了保持电价平衡，还会在原子间引入Na+、K+等电价补偿离子，为间隙杂质元素。 2、亚微米级（nm～1μm）和纳米级（＜nm）包裹体 石英中亚微米级（nm～1μm）和纳米级（＜nm）包裹体的尺寸很小，需要借助扫描电子显微镜和透射电子显微镜才能观察到它们的形貌和在石英晶体中的分布。目前，对这类亚微米级（nm～1μm）和纳米级（＜nm）包裹体的研究很少，主要集中在有色石英，特别是蓝色的岩浆石英。 因此，现在不确定这类包裹体在一般石英晶体中的含量与分布如何。迄今为止，观察到的亚微米级包裹体包括金红石、锐钛矿、云母、电气石和Al-Si相矿物（可能代表Al2SiO5同质多象体、AlOOH或刚玉）。 Müller等研究认为，亚微米级包裹体可能在特定的结晶环境下形成。当它们出现时，由于包含众多的杂质元素（具体杂质元素视亚微米级矿物种类而定），将会降低石英的纯净度，会成为石英的污染源之一。石英中亚微米级和纳米级包裹体需要进一步的系统研究，以查明它们的成因、分布及其对石英纯度的影响。 3、矿物、熔体和流体包裹体（＞1μm） 天然的石英晶体通常包含流体、硅酸盐熔体和矿物包裹体（＞1μm），这些包裹体可以在普通的光学显微镜下观察。包裹的种类和丰度取决于结晶环境、结晶后的蚀变和变形。如果在石英晶体中包裹体大量存在，那么它们会对石英原材料的化学纯度和质量有很大影响。 流体包裹体是石英中最常见、最丰富的包裹体。它们既可以在石英晶体生长时，为石英所捕获，形成原生流体包裹体；也可以在后期流体沿石英的微裂缝渗透、石英晶体愈合时形成，称之为次生包裹体。 硅酸盐熔体包裹体常常出现在岩浆岩，常表现为小的玻璃质或结晶质“气泡”（约1～μm）。相比于流体包裹体，它们在石英晶体中的数量相对稀少。熔体包裹体的成分与石英捕获的硅酸盐熔体成分相对应，主要由Si、Al、Fe、Ca、Na和K等组成。在岩浆演化晚期形成的伟晶岩中，石英中的熔体包裹体常常包含大量的碱金属元素（如Li、Na、K、Rb、Cs）、挥发性元素（如B、P、F、Cl），以及一些稀有元素。这些熔体包裹体中的杂质元素会影响石英的化学纯度，是一个主要的污染源。 上述的晶格杂质元素（晶格尺度）、亚微米级（nm～1μm）和纳米级（＜nm）包裹体，以及显微包裹体（＞1μm）是杂质元素（如P、Ge、Ti、Al、Fe、B、K、Na、Li、Be等）在石英晶体内部基本的赋存形式。同时，在石英晶体表面，可以附着其他矿物微晶；在结晶岩中，石英会和其他矿物嵌布。 现阶段，经研磨、分选、磁选、重选、电选、浮选、酸洗、酸浸、加热、焙烧等矿物提纯工艺，可以将石英晶体大部分的表面附着微晶、与石英嵌布的矿物、以及石英晶体中大部分的显微包裹体除去。但对于石英内部的杂质，如晶格杂质元素、可能出现的亚微米级（＜nm）和纳米级（nm～1μm）包裹体、显微包裹体（＞1μm），现有手段难以将它们完全地除去，它们的存在将会极大地影响石英的化学纯度和质量。因此，石英晶体中晶格杂质元素、亚微米级和纳米级包裹体、显微包裹体的数量和分布，是决定石英晶体能否成为高纯石英的重要制约因素。详细查明杂质元素在石英晶体内部的赋存状态、数量和分布特征，对于后续的矿物提纯加工和探讨其工业用途至关重要。 资料来源：《杨晓勇,孙超,曹荆亚,施建斌.高纯石英的研究进展及发展趋势[J].地学前缘:》，由编辑整理，转载请注明出处！