水晶是在高温高压下形成的，当温度逐渐降低到573度时二氧化硅结晶成为水晶，天然水晶的形成都伴随着强烈的地球运动。
合成水晶是仿照天然水晶形成的环境条件使二氧化硅在高压釜中结晶形成。
天然水晶与合成水晶的理化性质一样。合成水晶中没有天然水晶那样多的微量元素。
水晶，常常也被翻译为石英(Quartz)，其实在物理性及化学性上，二者同为一物。
水晶最主要的成份是二氧化硅(Sio2)，硅(Silica)是占地球地壳组成成份65% 以上的主要矿物；水晶的硬度介于玻璃和钻石之间。
水晶的生长环境多是在地底下、岩洞中，需要有丰富的地下水来源，地下水又多含有饱和的二氧化硅，同时此中的压力约需在大气压力下的二倍至三倍左右，温度则需在 550- 600℃间，再给予适当时间，水晶就会依着六方晶系(Hexagonal System)的自然法则，而结晶成六方柱状的水晶了。通常，在人为控制的理想环境当中，即是物理、化学条件都符合上述条件的状况下，水晶的生长速度约是每天 0.8 公厘(MM)。这也是许多人造水晶的实验室、工厂的标准生产速度。由此所培养出来的水晶，就是所谓的“人造水晶” (Synthetic Quartz)，通常多切割为芯片(Chips)供作电子、计算机、通讯工业用途；也有人称为“养晶”(Cultivated Quartz, Cultured Quatrtz)，虽是使用不同的名词，其实讲的是相同的东西。一般，工业用途的人造水晶，其厚度约需三公分左右，即30MM，需要约40天左右的时间来成长；若要供作珠宝业来磨成十公分(100MM)以上的水晶球，通常约需120-180天也就够了。但是，这都是在人为控制下最理想的环境中，才有可能有这种速度，在自然界中，情形就没有这幺乐观，因为原料、水质、温度、压力等等的条件一直在变化当中，很难得达到理想状况，通常都需要数万倍、或是数百万倍的时间，才能达到相同的成长。这也是为什么“地质年龄”动辄以“百万年”为计算基数，也是“天然水晶”之所以珍贵之处。
正常的水晶在生长时，多可以发现和柱形尖端轴线平行的生长纹(Growth Lines)。由于在地底、岩洞中的生长空间多狭窄，尤其在遇到地震时，或地壳变动时，甚至容易遭到其它矿石的挤压，常常会压迫产生不同的“晶面”。当水晶还是液态状时，常常也会包覆其它矿石、泥灰一起结晶成长，如金红石(稍后变成发晶)、火山泥灰(稍后变成幻影水晶)等等。所有这些都是自然结晶的一部份，不应视为瑕疵。
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