水晶最60%成份是「二氧化矽」（sio2），铜川硅微粉，水晶的颜色是由于除了二氧化矽外，还含有各种不同微量的金属所造成的。在天然环境里头，水晶多数会与矿物方解石、黄铁矿、辉铁矿、各种颜色的云母片、碧茜、花岗岩、金红石等「共生」，而形成了一些疑幻似真的景像，即所谓「异像水晶」，增加了收藏水晶的乐趣和价值。
水晶多数是在地底生长，生长的过程需要大量含有饱和的二氧化矽的地下水源，温度在550－600℃之间，并需要比大气压力大二倍至三倍的压力，经过了漫长的岁月，便变成了六角柱形（hexagonalsystem）的水晶。
石英是一种受热或压力就容易变成液体状的矿物。也是相当常见的造岩矿物，在三大类岩石中皆有之。因为它在火成岩中结晶最晚，所以通常缺少完整晶面，多半填充在其他先结晶的造岩矿物中间。石英的成份是最简单的二氧化矽(sio2)，玻璃光泽，没有解理面，硅微粉数目，但具贝壳状断口。微晶质的石英称为玉髓（chalcedony）、玛瑙（agate）或碧玉（jasper）。纯粹的石英是无色，但因常含有过渡元素的杂质而呈现不同的颜色。石英很安定，天然硅微粉，不容易风化或变化为他种矿物。
为了能比较出各种规格石英砂的性能在数量上的差别，试验时就要有一定的紧实程度和尺寸的标准试样。常用的标准试样是一个直径和高度均为50mm圆柱体砂柱，它是在冲样机上面制得的，一般使用的透气性测定试样座上都有精准的（0.5mm或1.5mm）通气孔，通气孔的大小将限制空气从钟罩内进入试样筒中的速度。将试样筒倒置在试样座（橡皮塞）上，转换三通阀，钟罩内被挤压的空气所形成的水柱差可在从压力计上读出，然后可以查出试样的透气性。
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