Denne artikel er også tilgængelig som en lydfil.
Dette er en fremragende artikel som er værd at læse.

kvarts

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
kvarts
Kvarts Brésil.jpg
Ren kvarts (stenkrystal)
Generelt og klassificering
andre navne
  • α-kvarts
  • Dybt kvarts
kemisk formel SiO 2
Mineralsk kvalitet
(og muligvis afdeling)
Oxider med metal: oxygen = 1: 2 (og sammenlignelig) - med små kationer: silica -familie
System nr. ifølge Strunz
og efter Dana
4.DA.05 ( 8. udgave : IV / D.01)
75.01.03.01
Lignende mineraler ingen
Krystallografiske data
Krystal system trigonal
Crystal klasse ; symbol trigonal trapezformet; 32
Rumgruppe P 3 1 21 (nr. 152) Skabelon: Raumgruppe / 152 og P 3 2 21 (nr. 154) Skabelon: Raumgruppe / 154 [1]
Gitterparametre a = 4,9124 Å ; c = 5.4039 Å [1]
Formel enheder Z = 3 [1]
Hyppige krystalflader {10 1 1}, {01 1 1}, {10 1 0}
Venskab komplementerer for det meste tvillinger
Fysiske egenskaber
Mohs hårdhed 7.
Massefylde (g / cm 3 ) 2,65
Spaltning ingen
Pause ; Vedholdenhed muslingeskal; skør
farve farveløs, hvid, alle mulige farver
Linjefarve hvid
gennemsigtighed gennemsigtig til uigennemsigtig
skinne Glasglans på prismatiske overflader ,
Fedtet glans på brudte overflader
Krystaloptik
Brydningsindeks n ω = 1,543
n ε = 1,552 (hver ved 633 nm) [2]
Birefringence δ = 0,0091
Optisk karakter positiv
Akse vinkel 2V = oftere afvigende med 2v z ~ 0 til 10 °
Pleokroisme mangler
Andre ejendomme
Kemisk adfærd kemisk ekstremt inert, reaktion kun med flussyre og sodavand - smelter
Særlige funktioner kan indeholde væskeindeslutninger

Kvarts , også kaldet dybkvarts eller α-kvarts , er et mineral med den kemiske sammensætning SiO 2 og trigonal symmetri . Det er den stabile form ( modifikation ) af siliciumdioxid på jordoverfladen og efter feltspaterne det næst mest almindelige mineral i jordskorpen. Ved en temperatur på over 573 ° C (under et tryk på 1 bar) ændres dyb kvarts til højt kvarts på grund af en ændring i krystalstrukturen .

Med en Mohs -hårdhed på 7 er kvarts et af de hårde mineraler og fungerer som en referenceværdi på Friedrich Mohs -skalaen, som går op til 10 ( diamant ). Det danner ofte veludviklede krystaller i en lang række former og farver , hvis krystaloverflader har en glansglans . Kvarts har ingen spaltningsegenskaber , knækker som glas som en skal og viser en fedtet glans på de ødelagte overflader.

Quartz er en af de vigtigste mineraler i industrien og er af global betydning både som byggemateriale og som råstof for keramik , glas og cement industri . Kvartsgrus og brudt kvarts er råvarer til ekstraktion af silicium .

Derudover er kvarts og dets farvede sorter blevet værdiansat som en ædelsten siden oldtiden (se brug ).

Kvartskrystaller fremstilles også kunstigt: oscillerende kvartskrystaller, der er skåret fra dem, fungerer som urgeneratorer i elektroniske kredsløb og kvartsure .

Lejlighedsvis forveksles kvarts med calcit , men kan let skelnes fra det ved dets større hårdhed, lavere dobbeltbrydning og reaktion af calcit med fortyndet saltsyre .

Etymologi og historie

Kvartsand fra Coral Pink Sand Dunes State Park , Utah; den orange farve er forårsaget af hæmatitlaget .

Udtrykket blev første gang attesteret i første halvdel af 1300 -tallet i østtysk tysk som en teknisk betegnelse for den bohemske minedrift ( kvarts ). [3] Der er forskellige hypoteser om dens oprindelse. Ifølge en af ​​disse hypoteser stammer det fra mhd. Querch (' dværg ') baseret på overtroen, at bjergånde ligger under de mineraler, der ikke har nogen minedriftsværdi, efter at de har "stjålet" en værdifuld malm, der oprindeligt var tilgængelig samme sted [ 3] (se også etymologi cobalt ). En anden hypotese er, at kvarts kommer fra kwardy , et udtryk fra en polsk dialekt, som svarer til det tjekkiske ord tvrdý ('hårdt'). [4] Ifølge en hypotese af Sergei Iwanowitsch Tomkeieff fra 1942 formodes ordet at være en sammentrækning af den saksiske miners udtryk "krydskløft". [5] Tomkeieff antager formen quertz, querz som en grundform, som kan findes i skrifter fra 1500 -tallet såsom A nyttig Bergbüchlin [6] og Agricolas De re metallica med henvisning til det sprog, som saksiske minearbejdere brugte. Men i det syvende bind af Grimm's ordbog , der blev udgivet i 1889, lignede afledninger, der har eksisteret siden 1500 -tallet, og som antager en sammentrækning af quaterz, quaderz ('dårlig malm') eller fra warz, gewärze ( samlebetegnelse for vorte ) , beskrives som " spilforsøg på at forstå ordets oprindelse ". [7]

Kvarts har etableret sig internationalt som et mineralnavn med små sprogspecifikke ændringer som f.eks. Kvartsengelsk [4] og fransk , kvartssvensk , quarzoitaliensk eller кварц (kwarz) på russisk .

klassifikation

Ifølge 8. og 9. udgave af Strunz ' system af mineraler tilhører kvarts mineralklassen oxider med et metal-iltforhold på 1: 2 på grund af dets kemiske sammensætning.

I 8. udgave af de mineralske systematik , han er også navnebror for en gruppe af kemisk tilsvarende eller identiske mineraler, kvarts gruppe, de andre medlemmer er coesite , cristobalit , melanophlogite , mogánite , opal , stishovite og tridymit .

Den 9. udgave af mineralklassificeringen ifølge Strunz opdeler imidlertid oxiderne mere fint. Kvarts samt de beslægtede mineraler beta-kvarts (eksistens tidligere kun kendt som syntese) coesit, cristobalit, melanophlogit, mogánit, seifertit , opal, stishovit og tridymit er nu tildelt underinddeling (kemiske forbindelser) med små kationer : silica-familie . Lechatelieritten (silicaglas), der også er opført i systemet, har dog stadig en tvivlsom mineralstatus og anerkendes derfor ikke som et uafhængigt mineral af International Mineralogical Association (IMA).

Systemet af James Dana ordner mineralerne efter deres krystalstruktur . I kvarts er silicium tetraedrisk omgivet af fire iltatomer. Disse SiO 4 tetraeder er forbundet med deres hjørner for at danne en tredimensionel ramme, og kvarts er derfor tildelt rammesilikaterne i Danas system.

Kemi

Kvarts er en meget ren forbindelse og inkorporerer kun spor af andre elementer i krystalgitteret . Naturligt kvarts kan indeholde mellem 13 og 15.000 ppm (men for det meste kun få 100 ppm) Al 3+ , mellem 9 og 1400 ppm Na + , mellem 3 og 300 ppm K + og mindre mængder Fe 3+ , Ti 4+ , P 5+ , H + og Li + inkluderet.

Disse ioner inkorporeres sædvanligvis via en koblet udskiftning (substitution) af en Si4 + -ion ​​med en trivalent og en monovalent ion, såsom Al 3+ og Na + . De fremmede ioner er indbygget i Si -positionerne i gitteret såvel som i ellers tomme interstitielle gitterrum. Ud over inddragelse af fremmede mineraler er inkorporering af metalioner, delvis i forbindelse med ioniserende stråling , ansvarlig for de forskellige farver på kvartssorterne.

Krystalstruktur

Dybt kvarts er trigonal-trapezformet ( krystalklasse 32) og krystalliserer i de enantiomorfe rumgrupper P 3 1 21 (nr. 152) Skabelon: rumgruppe / 152 og P 3 2 21 (nr. 154) Skabelon: Raumgruppe / 154 . Enhedscellens dimensioner er a 1 = a 2 = 4,9124 Å og c = 5,4039 Å. En enhed celle indeholder tre formel enheder SiO2. Silicium (Si) og ilt (O) indtager krystallografisk adskilte atomstillinger: [1]

  • Si: x = 0,4701; y = 0; z = 1/3
  • O: x = 0,4139; y = 0,2674; z = 0,2144

Hver iltion er omgivet af to siliciumioner 1,6054 Å og 1,6109 Å fra hinanden og seks iltioner cirka 2,62 Å fra hinanden. Si-O-bindingerne har et stort kovalent indhold, hvilket er årsagen til kvartsens store hårdhed. Si-O-Si bindingsvinklen er 143,61 °. Derfor er hver siliciumion tetraedrisk omgivet af fire oxygenioner, to 1.6054 Å fra hinanden og to 1.6109 Å fra hinanden.

SiO2 ramme: The SiO 4 tetraedre er bundet til hinanden via tetrahedron hjørner, hver tetraeder med fire tilstødende tetraedre. I c-aksens retning er de forbundet til at danne par spiralkæder. Disse SiO 4 tetraedriske helixpar, som ikke er forbundet med hinanden, danner seks-sidede, åbne kanaler i c-aksens retning.

a-kvartskrystaller i de to enantiomorfe rumgrupper adskiller sig i tetraederskruernes rotationsretning. Venstrehåndet α-kvarts krystalliserer i rumgruppe P 3 1 21 (nr. 152) Skabelon: rumgruppe / 152 og tetraederskruerne vind med uret rundt om c-aksen mod seeren, når man ser på c-aksen ovenfra. Tetraeder-skruerne i den højrehåndede α-kvarts-vridning i overensstemmelse hermed (mellemrumsgruppe P 3 2 21 (nr. 154) skabelon: rumgruppe / 154 ) mod uret mod seeren. Spiraltetraederkæderne er forbundet med seks tilstødende tetraeder-spiraler på en sådan måde, at hver SiO 4- tetraeder tilhører to nabotetraederkæder og støder op til to af de seks-sidede kanaler.

Kvarts er kun stabil i den trigonale α-kvartsfase ved lave temperaturer. Ved 573 ° C sker der en fasetransformation til den sekskantede β-kvartsfase. Overgangen fra β-kvartsfasen til α-kvarts kan let illustreres ved at vippe robuste tetraeder omkring <100> aksen. Hældningsretningen bestemmer orienteringen af ​​α-kvarts.

ejendomme

morfologi

Venstre kvarts morfologi

Velformede krystaller er almindelige, og deres form kan variere betydeligt afhængigt af vækstbetingelserne. Den tilstødende figur illustrerer den typiske prismatiske krystalform af venstre kvarts, og hvordan denne form er sammensat af grundlegemerne i trigonal-trapezformet klasse (klasse 32). Tallene i parentes i teksten og i illustrationen er Miller -indekserne . De bruges i krystallografi til at betegne krystalflader. Indekser for krystalflader sættes i runde parenteser, indekser for en gruppe ansigter, der danner en grundlegeme i krøllede parenteser og retningsindeks (krystalakser) i firkantede parenteser.

Krystalformen domineres af den sekskantede prisme I -position ({10 1 0}). Prismeoverfladerne er parallelle med den krystallografiske c-akse. Prismen er begrænset i enderne af det positive og negative rhombohedron ({10 1 1} og {01 1 1}), hvorved det positive hovedtrombohedron forekommer med større områder.

Underordnet, dvs. dannet mindre, forekommer forskellige trigonale trapezoider , for det meste {51 6 1}, og trigonale bipyramider , for det meste {11 2 1}. Der er to enantiomorfe (venstre og højre), men ellers identiske former for disse polyeder i krystalklasse 32. Enten forekommer kun højre eller kun venstre trapez og bipyramider på en uforviklet kvartskrystal, på venstre kvarts (rumgruppe P 3 1 21 (nr. 152) skabelon: rumgruppe / 152 ) venstre form og til højre kvarts (rumgruppe P 3 2 21 (nr. 154) skabelon: rumgruppe / 154 ) rigtige former. Der kan skelnes mellem højre og venstre kvartskrystaller baseret på arrangementet af de trapezformede og bipyramidale overflader. For venstre kvarts forekommer disse til venstre for hovedtrombohedrale overflader {10 1 1} og for højre kvarts til højre for hovedtrombohedrale overflader.

Krystal og vækstformer

Der er etableret separate navne til iøjnefaldende former for vækst af kvarts:

  • Ticino habitus: Kvarts, hvis krystalform domineres af store, meget stejle rhombohedrale overflader.
  • Skeletskvarts: Med hurtig krystalvækst i overmættede opløsninger sker væksten især langs krystalkanterne og hjørnerne. Kanter, der er fremhævet som en ramme, dannes omkring lavere krystaloverflader (rammekvarts). Nogle gange bliver disse dybere krystaloverflader lukkede igen fra de udstående kanter, med tynde kvartsskiver, der dannes over et hulrum (vindueskvarts).
  • Hættekvarts : Kvartskrystaller, hvor dele i enden af ​​krystallen kan fjernes som en hætte.
  • Terningskvarts: Kvarts, hvis krystalform domineres af de rombohedrale overflader {10 1 1}. Med kvarts er vinklen mellem disse overflader 85,5 °, hvilket giver disse krystaller en kubisk vane .
  • Scepterkvarts: Hvis en anden, ung generation vokser på en kvartskrystal i retning langs hovedaksen, dannes såkaldt scepterkvarts. "Døtrene" er normalt klarere end moderkrystal. Hvis den senere krystalvækst kun finder sted i den ene ende af krystallen, udvikler den karakteristiske, scepterformede krystalform sig.
  • Filamentkvarts: Et trådkvarts dannes, når der opstår et brud under krystalvækst, og krystallen river i stykker. Under åbningen af hullet i krystallen fra begge sider af revnen vokser fra tilbage sammen. Selve revnen forbliver synlig som en tynd "tråd" i krystallen. Det fremstår på den slebne og polerede overflade som slibemærker og en ophobning af fine huller i linjer (striber).
  • Friedlander-kvarts: Kvartskrystaller med overfladestriber på overfladen af ​​det sekssidede prisme (10 1 0) på tværs af den krystallografiske c-akse eller til prismen.
  • Fantomkvarts: Hvis krystalvæksten finder sted i flere faser, er de forskellige vækststadier synlige i klare krystaller gennem zoner, der er rige på inklusion .

Andre navne er almindelige for visse intergrowths af flere krystaller:

  • Spirekvarts eller artiskokkvarts: Kvarts, der har dannet mange individuelle datterkrystaller på grund af gitterdefekter og dermed dannet artiskokformede aggregater.
  • Rullet kvarts (Gwindel): parallel indvækst af flere platiske krystaller langs en prismatisk overflade, hvorved de krystallografiske hovedakser for de enkelte krystaller ikke er i ét plan, men er snoet mod hinanden.

Krystal tvillinger

Kvarts tvilling med små hollandit -tuer

De to kirale former for kvarts, højre kvarts og venstre kvarts, ser undertiden også ud til at være smeltet med hinanden på en orienteret måde.

  • Brasiliansk tvilling: Den brasilianske tvilling refererer til den orienterede fusion af de to enantiomorfe former for dyb kvarts, højre og venstre kvarts parallelt med prismeoverfladen (11 2 0). Brasilianske tvillinger er ofte fint lamellære og typiske for ametyst. Der finder brasilianere to lameller koncentreret i rhombohedronsektorer. Indarbejdelsen af ​​spor af jern i kvartsstrukturen synes at spille en vigtig rolle i dannelsen af ​​de fint lamellære brasilianske tvillinger af ametyster. Svarende til koncentrationen af ​​tvillingelamellerne i rhombohedronsektorer, viser ametyster en højere jernkoncentration i disse sektorer. I den sjældne sort ametrin (tofarvede kvartskrystaller) bliver denne sektorzonering synlig. Sektorerne med mindre jern er lilla, og områderne med mere jern er gule.
  • Dauphinée -tvilling (også schweizisk eller alpin tvillingelov ): Dauphinée -tvillingen er udtrykket, der bruges til at beskrive penetration af to dybe kvartskrystaller med samme rotationsretning, så overfladerne af det positive rhombohedra {h0 h l} af en krystal individ med overfladerne af det negative rhombohedra {0h h l} af det andet krystalindivider falder sammen. Tvillingaksen er enten [0001] eller [10 1 1]. De pyro- og piezoelektriske effekter af de to krystalindivider annullerer hinanden. Dauphinée tvillinger er derfor uegnede til de fleste tekniske applikationer.
  • Japansk tvilling: Forbinding af dyb kvarts i henhold til dipyramid II -positionen (11 2 2). Prismaxerne i de tvinnede krystaller skærer hinanden i en vinkel på 84 ° 33 ', hvilket giver tvillingerne en karakteristisk, hjerteformet form.
Japansk tvilling
  • Liebisch tvilling
  • Esterel tvilling: venskab i henhold til (10 1 0)
  • Sardinien tvilling: venskab i henhold til (10 1 2)
  • Belodwa beacon twin: venskab i henhold til (30 3 2)
  • Cornish tvilling: venskab i henhold til (20 2 1)
  • Wheal Coats twin: venskab i henhold til (21 3 1)
  • Pierre Levee tvilling: venskab i henhold til (21 3 3)

Piezoelektricitet

Kvarts viser en stærk piezoelektrisk effekt vinkelret på prismeaksen langs a-akserne. En kvartskrystal reagerer på tryk eller spændinger med en elektrisk polarisering langs kraftens retning. Omvendt fører anvendelsen af ​​en elektrisk jævn spænding til en ekspansion eller komprimering af krystallen. Hvis en vekselstrøm med en passende frekvens påføres, kan krystallen ophidses til at vibrere i resonans . Resonansfrekvensen afhænger af krystalets geometri (form og størrelse). På grund af disse oscillationers regelmæssighed og nøjagtighed bruges kvartsoscillatorer i kvartsoscillatorer som tidsbase og ur til elektroniske kredsløb, f.eks. I ure, computere , digital teknologi og radioteknologiske enheder.

Optisk aktivitet

Krystalliseringen af ​​kvarts i en enantiomorfe struktur roterer svingningsplanet for lyset, der krydser et dybt kvarts i c-aksens retning. Specifikationen af ​​de nøjagtige måleresultater for denne rotation viser sig at være vanskelig, da måleresultaterne varierer meget på grund af forskellige forstyrrende faktorer, såsom uopdaget twinning af højre og venstre kvarts eller de mindste urenheder. Derudover gør fremstillingstolerancer det vanskeligt at producere præcist orienterede kvartsskæringer. Desuden afhænger styrken af ​​rotationen af ​​lysets oscillationsplan af lysets bølgelængde (eksempel: natrium D-linje : 589,3 nm, grønt filter til kviksølvdamplamper : 546 nm). Angivelsen af ​​kvartsens optiske rotationskapacitet svinger mellem 21 og 28 ° / mm afhængigt af kilde og bølgelængde. På den anden side er forarbejdet kvarts i form af kvartsplader ideel til kontrol af polarimetre .

Uddannelse og steder

Kvarts kan findes i naturen som sådanne småsten ("småsten")

Kvarts er et meget almindeligt mineral og findes i talrige repræsentanter for alle tre klippeklasser.

Det krystalliserer, når SiO 2 -rich smelter køler ned og er den primære komponent i SiO 2- rige plutonitter ( kvartsrige granitoider , granitter , granodioritter , tonalitter , kvarts-syenitter , kvarts-monzonitter , kvarts-dioritter ) og de tilsvarende vulkanitter ( rhyolites , dacite , Andesite , Quartz trakyt , Quartz Latite ). Kvartsindholdet i disse sten er et af hovedkriterierne for deres klassificering ifølge rutejerndiagrammet .

Kvarts findes også i mange metamorfe sten (f.eks. I hornsten , phyllitter og gneiser ). Der er den enten nedarvet fra forælderstenen, eller den dannes gennem utallige mineralreaktioner under stenmetamorfose. For eksempel markerer reaktionen af chloritoid og aluminosilikat for at danne staurolit og kvarts grænsen mellem grønne skiferfacetter og amfibolitfacier i metapelitter .

På grund af sin forvitringsbestandighed er kvarts også en hyppig bestanddel af finkornede (men ikke de finkornede) klastiske sedimentære klipper (primært: sandsten ) og af jord, der har udviklet sig på kvartsrig sten.

Velformede kvartskrystaller med samlerværdi har derimod tendens til at opstå i sprækker, hydrotermiske tunneler (som såkaldt gangue ) og som foring af naturlige hulrum, såkaldte geoder .

Ændringer

Polerede stenkrystalstykker

Kvarts er den stabile form ( modifikation ) af krystallinsk siliciumdioxid på jordoverfladen. Talrige andre ændringer sker ved højere tryk og temperaturer. Nogle kan forblive metastabile på jordens overflade.

Ved lave temperaturer (70-200 ° C) en blanding af kvarts og mogánite , et karakteristisk element i quartzine og kalcedon, krystalliserer af SiO2-gel.

Ved temperaturer over 573 ° C (ved 1013,2 hPa ) ændres kvarts til højkvarts (kvarts -spring [8] [9] ). Faseovergangen finder sted meget hurtigt, og højt kvarts forbliver aldrig metastabilt, selv når det afkøles hurtigt. Selvom kvartskrystaller med krystalformen af ​​højt kvarts ( paramorfose ) kan findes i nogle vulkanske sten, er det strukturelt kvarts.

Ved højere temperaturer omdannes høj kvarts først til tridymit (fra 867 ° C), derefter til cristobalit (fra 1470 ° C). Cristobalite smelter ved 1727 ° C (temperaturer i hvert tilfælde baseret på 1013,2 hPa ).

Overgangstemperaturerne afhænger af trykket. Generelt øges de med stigende tryk.

Ved højt tryk, f.eks. Det, der hersker i jordens kappe, eller når der opstår meteoritpåvirkninger, dannes særligt tætte SiO 2 -faser. Fra 2 G Pa dannes coesit (3,01 g / cm³), fra 7,5 G Pa stishovit (4,3 g / cm³) og fra ca. 78 G Pa seifertit (4,12 g / cm³).

Varianter

Ren kvarts er fuldstændig gennemsigtig og farveløs, og når den udvikler velformede krystaller, kaldes den stenkrystal . Kvarts er normalt mælkeagtig på grund af mikroskopiske indeslutninger af væsker og gasser (mælkekvarts) og fremstår grå, når de vokser i klippen . Transparent til mælkeagtig rullende stykker af bjergkrystal er også kendt under navnet Rheinkiesel, som primært kommer fra Alpeområdet og findes i Rhinen grus . [10]

Gennem inkorporering af farveioner (generelt Fe 3+ eller Fe 2+ ), inklusion af farvede mineraler eller udsættelse for ioniserende stråling kan kvarts farves forskelligt. Baseret på farven og dens årsag skelnes følgende sorter:

Farvevariationer på grund af fremmede ioner eller stråling

Ametrine fra Bolivia
  • Ametyst : violet farve på grund af samspillet mellem indlejrede jernioner og bestråling med gammastråler
  • Ametrin : sjælden sort af kvarts, der viser sektorer med ametyst og citrinfarve på en krystal
  • Citrin : gul til orange-brun farvet kvarts (også kunstigt fremstillet ved afbrænding )
  • Prasiolite ( grøn kvarts ) : porregrøn og gennemsigtig kvarts, der sjældent forekommer naturligt og også fremstilles kunstigt ved at affyre ametyst eller gullig kvarts
  • Røgfyldt kvarts (Morion) : farvet gråbrun (røgfarvet) til sort (Morion) af naturlige eller kunstige gammastråler
  • Nikkelkvarts: groft grønt kvarts farvet af nikkel.

Farvevariationer på grund af inklusioner

Mælkekvarts
Rosenkvarts med asterisme
  • Blå kvarts ( safirkvarts ) : blå, uigennemsigtig aggregat med indlejrede crocidolitfibre eller dumortierit . Afhængigt af inklusionstypen omtales blå kvarts også mere præcist som crocidolitkvarts eller dumortieritkvarts eller dumortieritkvarts . [11] [12]
  • Jernsten : kvartsfarvet rødbrun ved hæmatitindeslutninger
  • Jordbærkvarts [13] er en sort og et handelsnavn for kvarts, der er uregelmæssigt lyserødt til rødt på grund af rødbrune hæmatitindeslutninger. Det er normalt mere gennemsigtigt og stærkere i farven end rosenkvarts.
  • Mælkekvarts : Mælke-uklar kvarts på grund af væskeindeslutninger
  • Prasem (smaragdkvarts) : porregrønt , uigennemsigtigt aggregat, der får sin farve fra inklusioner af actinolit .
  • Rose kvarts : Quartz er overskyet, lyserød i farven på grund af Dumortierite indeslutninger, lejlighedsvis med asterism på grund af inddragelse af de fineste rutil nåle

Mikrokrystallinsk SiO 2

Agatskive

Mikrokrystallinsk kvarts forstås at betyde massive aggregater af meget fint krystallinsk kvarts med krystalstørrelser i mikrometerområdet. Der er tre forskellige former:

  • Chalcedony : mikrokrystallinsk, fibrøst kvarts, fibrøst dyrket langs en prismeoverflade [11-20] ("længdefast").
  • Mikrokvarts : mikrokrystallinsk, granuleret kvarts uden nogen genkendelig foretrukket vækstretning
  • Kvarts : mikrokrystallinsk, fibrøst kvarts, fibrøst dyrket langs bundfladen (0001) af det sekskantede prisme ("længde-langsom").

Ametystkvarts er en uigennemsigtig, båndet vækst af ametyst og mælkekvarts.

Alle former for mikrokrystallinsk kvarts har en høj densitet af gitterdefekter og venskab.

Chert og flint er adhæsioner af mikrokrystallinsk kvarts med mogánit i en tilfældig, granuleret struktur. Strengt taget er der ikke tale om mineraler og mineralsorter, men sten, som også er opsummeret under det generiske udtryk chert . Dette inkluderer også chalcedoni og dets manifestationer samt amorft SiO 2 ( opal ).

Andre sorter og handelsnavne

Aqua Aura, som ofte kan findes i butikker, er ikke en sort, men for det meste stenkrystal (eller en anden kvarts), der er blevet dampovertrukket med metal (hovedsageligt guld ). Resultatet er en gennemsigtig, blåfarvet krystal, nogle gange med en flerfarvet glans.

Brasilit ist dagegen die Handelsbezeichnung für eine durch Brennen grünlich-gelb bis blassgelb gefärbten Quarz. Im Safiental (Graubünden, Schweiz) wurden die weltweit ersten Funde des Mantelquarzes gefunden, dessen Spitze ein wenig im Prisma versenkt ist.

Verwendung

Projektilspitzen vom Lamoka-Typus (ca. 3500–2500 v. Chr., US-Bundesstaat New York). [14] Die Spitze links besteht aus makrokristallinem Quarz, die mittlere und rechte aus Flint .

Ur- und Frühgeschichte

Quarz besitzt eine relativ große Härte und die Eigenschaft, bei kurzzeitiger starker mechanischer Beanspruchung scharfkantig zu brechen. Daher wurde dieses Mineral in seinen verschiedenen Erscheinungsformen, einschließlich Hornfels , Quarzit und insbesondere Flint , schon in der Altsteinzeit von den Vertretern der Gattung Mensch als Rohstoff für vielerlei Werkzeuge und Waffen verwendet. Obwohl er schwieriger zu bearbeiten ist als Flint, dominieren in einzelnen Fundstätten Steinartefakte aus makrokristallinem Quarz (Gangquarz, sogar Bergkristall) sofern dieser in unmittelbarer Nähe verfügbar ist, speziell in Afrika südlich der Sahara. [15] [16] [17]

Bevorzugt unbearbeitete Quarzitknollen oder rohes Felsgestein wurden als Schlagsteine zur Steinbearbeitung verwendet. Größere Brocken aus makrokristallinem Quarz wurden zudem als Kochsteine bevorzugt, da sie infolge rascher Temperaturwechsel weniger leicht platzen können. [18]

Als Rohstoff

  • Quarzsand bzw. -pulver ist zusammen mit Kaolin und Feldspat ein Zuschlagstoff für Porzellan und eine Vielzahl weiterer Keramikwerkstoffe.
  • Quarzsand bzw. gemahlenes Quarzgestein wird geschmolzen zur Glas - und Quarzglas-Herstellung. Quarzglas ist ein aus (kristallinem) Quarz beziehungsweise Siliciumdioxid erschmolzener, glasartig erstarrter Feststoff; die korrekte Bezeichnung ist daher Kieselglas. Quarzglas und auch künstliche Quarz-Einkristalle (Reiner Bergkristall) werden zu optischen Prismen und Linsen geschliffen. Verwendet wird Quarzglas auch in Normmaßstäben und Normgewichten sowie als Faden für Torsionswaagen und als Lichtwellenleiter .
  • Außerdem sind Quarzkies und gebrochener Quarz Ausgangsstoff zur Herstellung von Silicium .

Als Material

Quarz und Quarzglas reagieren nur mit wenigen Chemikalien . Flusssäure ist die einzige Säure, die Quarz aufzulösen vermag, dabei bilden sich Siliciumtetrafluorid beziehungsweise Hexafluorokieselsäure . Diese Eigenschaft ist förderlich für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten:

  • Gefäße für Chemikalien
  • Bei der Wirbelschichtverbrennung wird Quarzsand mit der Luft verwirbelt, um die Wärmeübertragung zu verbessern und den Verbrennungsvorgang zu optimieren.
  • Zudem wird Quarz in Form feuerfester Steine verwendet.
  • Seine hohe Festigkeit, die Pflanzenbewuchs verhindert, führt zum Einsatz des Minerals als Eisenbahnschotterkörper. Quarz ist als Straßenschotter ungeeignet, da er zu hart ist, schlecht bindet und einen raschen Verschleiß der Autoreifen verursacht.
  • Quarzkristallplatten aus unverwittertem Quarz werden in der Elektroakustik verwendet.
  • Quarzsand dient als Schleifmittel und Füllstoff sowie zur Lichtbogenlöschung in Schmelz sicherungen . Zudem wird er zur Herstellung von Wasserglas und Silikatfarben verwendet. Mit Polymeren gemischt dient er zudem als Werkstoff, um harte Oberflächen für Fußböden und Arbeitsplatten zu schaffen.

Nutzung der piezoelektrischen Eigenschaften

3Com OfficeConnect ADSL Wireless 11g Firewall Router 2012-10-28-0866.jpg
Piezoelektryczny rezonator kwarcowy.jpg
Oben ein Schwingquarz in typischem Metallgehäuse (in einem Router ), darunter geöffnetes Gehäuse mit freiliegendem Quarz-Scheibchen (etwas größere Bauform als auf dem oberen Bild)
Quarz-Armbanduhr (mit Temperaturkompensation für höhere Ganggenauigkeit , Hersteller: Seiko )

Künstlich gezogene Quarz-Einkristalle werden ua für piezoelektrische Anwendungen eingesetzt. Die piezoelektrischen Eigenschaften des Quarzes werden bei Schwingquarzen ausgenutzt, die bei geeigneter Erregung durch eine elektrische Spannung mit einer festen Frequenz mechanisch schwingen. Der Bau sehr genau gehender Quarzuhren wurde so möglich. Heute finden sich in praktisch allen elektronischen Geräten Schwingquarze als Taktgeber . Daneben ist Quarz auch geeignet für Druckmessungen , in der Hochfrequenztechnik sowie als akustooptischer Güteschalter in Lasern.

Die beiden chiralen Formen des Quarzes, Rechtsquarz und Linksquarz, zeigen einen gegensätzlichen piezoelektrischen Effekt. In solchen Zwillingen heben sich daher die piezoelektrischen Effekte im Gesamtkristall auf, weshalb sie für piezoelektrische Anwendungen unbrauchbar sind und gegenüber synthetischen Quarzen seltener eingesetzt werden. Für technische Anwendungen werden die Zwillinge häufig parallel zur (01-1)-Ebene (AT-Schnitt) oder (023)-Ebene (BT-Schnitt) geschnitten, da der piezoelektrische Effekt senkrecht zu diesen Ebenen nahezu unabhängig von der Temperatur ist.

Als Schmuckstein

Quarzvarietäten wie der Achat , der violette Amethyst , der zitronengelbe Citrin , der blutrote Jaspis oder der schwarz-weiß gestreifte Onyx werden wegen der großen Härte und der guten Schneid- und Polierbarkeit des Minerals in der Schmuckindustrie zu Schmucksteinen verarbeitet.

Quarz und Fossilisierung

Verkieselter Korallenstock aus der Tampa-Subformation der Arcadia-Formation (Unter- Miozän von Florida)
Verkieseltes Holz aus dem Mesozoikum von Madagaskar
Schnitte von Achat-„ Steinkernen “ aus dem Dekkan-Trapp in Indien: hier ist das Gehäuseinnere größtenteils mit mikrokristallinem Quarz verfüllt worden, während das eigentliche Gehäuse nicht erhalten ist. Diese spezielle Form der Erhaltung wird auch Fossil­pseudo­morphose genannt.

Dringt kieselsäurereiches Grundwasser in das Gewebe abgestorbener holziger Pflanzen ein, so können diese durch das Auskristallisieren von mikrokristallinem Quarz (Si(OH) 4 → SiO 2 + 2 H 2 O) fossilisieren, wobei das holzige Gewebe zwar durch Quarz ersetzt wird, die ursprüngliche Zellstruktur jedoch oft erhalten bleibt. Paläobotaniker können daraus heute zum Beispiel Schlüsse zu den einstigen Wachstumsbedingungen der Pflanze ziehen. Bekannt sind auch versteinerte Araukarien -Zapfen aus Patagonien.

Verkieselungen gibt es auch von Tieren. Dabei wird oft ein vormals aus Calciumcarbonat (CaCO 3 ) bestehendes Außenskelett bzw. Gehäuse durch mikrokristallinen Quarz ersetzt. Bekannt sind beispielsweise verkieselte Korallen aus dem Miozän von Florida [19] [20] und der Trias von British Columbia und Alaska,[21] opaleszierende Schnecken, Muscheln und Wirbeltierreste aus der Unterkreide des Lightning Ridge in Australien [22] sowie verkieselte Schnecken vom Dekkan-Trapp (Oberkreide) in Indien. Wenn das Gehäuseinnere dieser Schnecken nach der weitgehenden Zersetzung der Weichteile nicht vollständig mit Sediment verfüllt worden war, können darin auch achatartige Drusen ausgebildet sein.

Gesundheitsschädigung

Beim Abbau und der Verarbeitung von Quarz kann Quarzfeinstaub entstehen, der, über Monate oder Jahre hinweg täglich eingeatmet, zu der unter Bergleuten gefürchteten Silikose und im Extremfall sogar zu Lungenkrebs führen kann. [23]

Jedoch kommt es beim Schleifen der Edelsteine kaum zur Staubbildung, weil der Schleifvorgang immer mit einem Überschuss an Wasser, Emulsion, Petroleum oder einem speziellen Schleiföl ausreichend gekühlt und der Staub gebunden wird. Ein Trockenschliff würde auch die meisten Edelsteine beschädigen oder zerstören.

Esoterik

In der Esoterik gilt reiner Quarz (Bergkristall) als Heilstein , der vor schädlichen Strahlen bewahren, Kopfschmerzen und verschiedene Entzündungen lindern, Leber und Niere reinigen und die Durchblutung (Krampfadern) stärken soll. [24]

Quarz in der Varietät Bergkristall ist dem Tierkreiszeichen Löwe und in der Varietät Quarz-Katzenauge dem Steinbock zugeordnet. Alternativ kann Quarz beziehungsweise Bergkristall aber auch den Tierkreiszeichen Stier, Zwillinge oder Schütze zugeordnet sein. Als „Monatsstein“ steht Bergkristall für den April und als „Planetenstein“ nach Richardson und Huett (1989) neben dem Tigerauge für den Saturn und neben mehreren weiteren Mineralen für den Neptun .[25]

Den verschiedenen Varietäten wie dem gelben Citrin oder dem violetten Amethyst werden zudem überwiegend Eigenschaften zugeschrieben, die sich aus der Mythologie ihrer Farbe ableiten lassen, zum Beispiel gelb für Energie und violett für Spiritualität . In der biologisch-dynamischen Landwirtschaft wird das Präparat Hornkiesel eingesetzt.

Wissenschaftliche Belege für die aufgezählten Wirksamkeiten liegen jedoch nicht vor.

Siehe auch

Literatur

  • Friedrich Klockmann : Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie . Hrsg.: Paul Ramdohr , Hugo Strunz . 16. Auflage. Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-82986-8 , S.   521–526 (Erstausgabe: 1891).
  • PJ Heaney, CT Prewitt, GV Gibbs (Hrsg.): Silica. Physical Behavior, Geochemistry and Materials Applications . Mineralogical Society of America, Washington 1994, ISBN 0-939950-35-9 .
  • Rudolf Rykart: Quarz-Monographie . Ott, Thun 1995, ISBN 3-7225-6204-X .
  • Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien-Enzyklopädie (= Dörfler Natur ). Edition Dörfler im Nebel-Verlag, Eggolsheim 2002, ISBN 978-3-89555-076-8 , S.   88–95 .

Weblinks

Wiktionary: Quarz – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons : Quartz – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. a b c G. Will, M. Bellotto, W. Parrish, M. Hart: Crystal structures of quartz and magnesium germanate by profile analysis of synchrotron-radiation high-resolution powder data . In: Journal of Applied Crystallography . Band   21 , Nr.   2 , April 1988, S.   182–191 , doi : 10.1107/S0021889887011567 .
  2. Quarz, kristallin (SiO 2 ). In: korth.de. Korth Kristalle GmbH, abgerufen am 21. Januar 2019 .
  3. a b Digitales Wörterbuch der deutschen Sprache: Quarz. In: dwds.de. Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften, abgerufen am 21. Januar 2019 .
  4. a b English Oxford Living Dictionaries: quartz. In: en.oxforddictionaries.com. Oxford University Press, abgerufen am 21. Januar 2019 .
  5. Sergei Ivanovich Tomkeieff: On the origin of the name 'quartz' . In: Mineralogical Magazine . Band   26 , Nr.   1 , 1942, S.   172–178 (englisch, rruff.info [PDF; 351   kB ; abgerufen am 21. Januar 2019]).
  6. Item unter den silbergengen sind etliche die yn hāgends und ligends quertz habē [...].“ Ulrich Rülein von Calw: Ein nützlich Bergbüchlin. 4.(?) „Auflage“, Erfurt 1527, S. 32
  7. Quarz im Grimmschen Wörterbuch, Band VII (N, O, P, Q), 1889, Online-Version (Kompetenzzentrum für elektronische Erschließungs- und Publikationsverfahren in den Geisteswissenschaften, Universität Trier)
  8. Holger Vespermann: Mineralischer Rohstoff Quarz – Tiefquarz und Hochquarz . Publikation der Fa. Euroquarz , aktualisiert April 2009
  9. Stefan Schorn (Hrsg.): Mineralienatlas - Fossilienatlas – Hochquarz / Tiefquarz
  10. Rudolf Graubner: Lexikon der Geologie, Minerale und Gesteine . Emil Vollmer Verlag, München 1980, ISBN 3-87876-327-1 , S.   323 .
  11. Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine. Alle Arten und Varietäten. 1900 Einzelstücke . 16. überarbeitete Auflage. BLV Verlag, München 2014, ISBN 978-3-8354-1171-5 , S.   198 .
  12. Bernhard Bruder: Geschönte Steine. Das Erkennen von Imitationen und Manipulationen bei Edelsteinen und Mineralien . Neue Erde, Saarbrücken 2005, ISBN 3-89060-079-4 , S.   53 .
  13. Namenssuche – Handelsnamen und was sie bedeuten. EPI – Institut für Edelsteinprüfung, abgerufen am 21. Januar 2019 (Eingabe von Erdbeerquarz nötig).
  14. William Augustus Ritchie: The Archaeology of New York State . 2. Auflage. Purple Mountain Press, 1997, ISBN 978-0-935796-52-0 .
  15. B. Márquez, M. Mosquera, A. Pérez-González, JL Arsuaga, E. Baquedano, J. Panera, JA Espinosa, J. Gómez: Evidence of a Neanderthal-Made Quartz-Based Technology at Navalmaíllo Rockshelter (Pinilla Del Valle, Madrid Region, Spain) . In: Journal of Anthropological Research . Band   69 , Nr.   3 , 2013, S.   373–395 , doi : 10.3998/jar.0521004.0069.306 (englisch, ucm.es [PDF; 2,0   MB ; abgerufen am 21. Januar 2019]).
  16. Marlize Lombard: Quartz-tipped arrows older than 60 ka: further use-trace evidence from Sibudu, KwaZulu-Natal, South Africa . In: Journal of Archaeological Science . Band   38 , Nr.   8 , 2011, S.   1918–1930 , doi : 10.1016/j.jas.2011.04.001 (englisch).
  17. Killian Driscoll: Understanding quartz technology in early prehistoric Ireland Band= 1 . University College Dublin School of Archaeology, 2010, S.   61 (englisch, lithicsireland.ie [PDF; 23,2   MB ; abgerufen am 21. Januar 2019] Dissertation).
  18. Joan M. Gero: Summary of experiments to duplicate post-excavational damage to tool edges . In: Lithic Technology . Band   7 , Nr.   2 , 1978, S.   34 , doi : 10.1080/01977261.1978.11754439 .
  19. Ernest H. Lund: Chalcedony and Quartz Crystals in Silicified Coral . In: American Mineralogist . Band   45 , Nr.   11–12 , 1960, S.   1304–1307 ( minsocam.org [PDF; 277   kB ; abgerufen am 21. Januar 2019]).
  20. Thomas M. Scott: The Lithostratigraphy of the Hawthorn Group (Miocene) of Florida . In: Florida Geological Survey (Hrsg.): Bulletin . Band   59 , 1988, ISSN 0271-7832 (englisch, online verfügbar bei George A. Smathers Libraries [abgerufen am 21. Januar 2019]).
  21. Andrew H. Caruthers, George D. Stanley, Jr.: Systematic Analysis of Upper Triassic Silicified Scleractinian Corals from Wrangellia and the Alexander Terrane, Alaska and British Columbia . In: Journal of Paleontology . Band   82 , Nr.   3 , 2008, S.   470–491 , doi : 10.1666/06-115.1 , JSTOR : 20144216 ( online verfügbar bei academia.edu [abgerufen am 21. Januar 2019]).
  22. Opalised fossils – Precious relics from the Age of Dinosaurs. In: australianopalcentre.com. Australian Opal Centre, abgerufen am 21. Januar 2019 .
  23. Eberhard Nies: Europa nimmt krebserzeugende Arbeitsstoffe ins Visier . In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft . Band   76 , Nr.   7/8 , 2016, ISSN 0949-8036 , S.   265–266 ( dguv.de [PDF; 85   kB ; abgerufen am 21. Januar 2019]).
  24. Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine. Alle Arten und Varietäten. 1900 Einzelstücke . 16. überarbeitete Auflage. BLV Verlag, München 2014, ISBN 978-3-8354-1171-5 , S.   290 .
  25. Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine. Alle Arten und Varietäten. 1900 Einzelstücke . 16. überarbeitete Auflage. BLV Verlag, München 2014, ISBN 978-3-8354-1171-5 , S.   284–286 .