Натуральный кварц: что за камень?

Таким образом, кварц, который состоит из кремния и кислорода (SiO2), является самым распространенным минералом на Земле. Он встречается как самостоятельный (свободный) минерал в виде одиночных кристаллов и их сростков, а также входит в состав большинства горных пород (комбинация нескольких минералов, образованных при определенных природных процессах).

Кварц кристаллизуется непосредственно из магмы при достаточно высокой температуре, тем самым являясь породообразующим минералом большинства магматических горных пород. При процессах метаморфизма (изменении горных пород под воздействием температуры и давления в присутствии флюида – какого-либо растворителя или газа) магматические горные породы, содержащие кварц, превращаются в метаморфические.

В результате химических и физических разрушений горных пород образуется рыхлая смесь зерен размером до 5 мм — песок, а так как кварц наиболее устойчив к подобным воздействиям, то песок в основном состоит из этого минерала.

Месторождения кварца

Из-за высокой распространенности добывают кварц практически повсеместно и для различных целей. Разработка месторождений происходит как закрытым способом (шахты), так и открытом (карьеры).

Прекрасные образцы ювелирного качества добывают в Бразилии и Уругвае, США некоторых странах Африки.

Также кварц добывают в Китае, России, Японии, Австралии, на Шри-Ланке и в некоторых странах Европы.

В каталоге интернет-магазина RusGems вы можете найти натуральный кварц из разных месторождений.

Применение кварца

Кварц – один из самых распространенных минералов, который залегает во всех уголках земного шара, поэтому сфера его применения необычайно широка.

1. Приборостроение – одна из самых не очевидных, но распространенных сфер применения минерала. Кристаллы кварца широко используются в оптических приборах (стекла для микроскопов, фильтра, призмы для спектрографов, монохроматоров, линз для Уф-оптики), в генераторах ультразвука, в телефонной и радиоаппаратуре (как пьезоэлектрик), в электронных приборах (кварцевый резонатор – компонент устройств для стабилизации частоты электронных генераторов). Фактически современная наука и техника не могла бы без кварца существовать.Определенное количество кварца используется в производстве электромеханических часов. Под воздействием электричества на кварц происходят периодические колебания, приводящие в действие механизм часов;
2. Светотехническая промышленность – кварц обладает высокой температурой плавления (1713-1728°) и бактерицидными свойствами. Поэтому он широко используется при производстве галогеновых ламп, а также кварцевых. Кварцевые лампы очищают воздух в помещении от бактерий и применяются в медицине;
3. Химическая промышленность – кварц устойчив ко многим химическим воздействиям. Обычно кварцевый песок служит сырьем для изготовления стекла, керамики и получения металлического кремния (используется в данной промышленности, является ключевым сырьём для производства солнечных батарей);
4. Кварц – подходящее сырье для изготовления жаростойкой посуды, которую можно помещать на огонь, не беспокоясь о том, что она сгорит или расплавится;
5. Строительство и ремонт – кварц – один из самых прочных материалов, поэтому внешняя и внутренняя кварцевая облицовка длительное время способна сохранять функциональность и презентабельный вид. Кварцевый песок имеет широчайшую сферу применения – его добавляют в растворы, различные строительные материалы и конструкции. В последнее время все чаще стали использовать кварцевые агломераты (спекшиеся частицы агрегата) для изготовления столешниц;
6. Стекольная промышленность – кварцевый песок, плавясь, образует превосходный по характеристикам материал – кварцевое стекло – который используется повсеместно. Кварцевый песок используется при нанесение пескоструйных рисунков;
7. Ювелирная промышленность – кварц существует во множестве разновидностей, и некоторые из них являются особо ценными. Прозрачные, насыщенные по цвету и чистые кристаллы кварца всегда использовались для изготовления ювелирных украшений. Непрозрачные разновидности кварца часто используются при изготовлении сувениров/поделок (шкатулки, статуэтки и тд).

Форма выделения и разновидности

Наиболее часто кристаллы имеют удлиненно-призматический облик, сужающийся к вершине кристалла. Внешне правильные кристаллы кварца обычно сложно сдвойникованы (двойникование – непараллельное срастание двух кристаллических индивидов). На гранях призмы имеется характерная поперечная штриховка.

Скопление и срастание кристаллов и/или зерен приводит к образование агрегатов. Плотные агрегаты, в которых отдельные кристаллы настолько малы, что едва различимы, образуют сплошную массу.

Структура таких масс бывает микрокристаллической (когда кристаллы видны под оптическим микроскопом), и скрытокристаллической, когда отдельные кристаллы с трудом различимы даже под микроскопом.

Кварц – оксид кремния, так как он состоит их двух химических элементов – кислорода и кремния, которые являются самыми распространенными в земной коре. Они определенным образом образуют кристаллическую решетку минерала, которая определяет его многие физические и химические свойства.

В природе встречается достаточно много разновидностей кварца. Химически чистый кварц лишен окраски, он бесцветный прозрачный. Именно об этой разновидности, когда ее впервые обнаружили в Альпах, думали, что она представляет собой форму замерзшей воды, и поэтому назвали ее горным хрусталем (от греческого crystal — лед) или имеет белую окраску из-за внутренних трещин и пузырей (молочный кварц).

Элементы-примеси и микроскопические включения других минералов, придают ему самую разнообразную окраску, например, цитрин — кварц золотистого цвета, который он приобретает благодаря примесям железа.

Другие одиночные и сдвойникованные кристаллы кварца:

• Аметист — фиолетовая, синевато-розовая или красно-фиолетовая разновидность кварца.
• Аметрин (аметист-цитрин, двухцветный аметист) — участки аметистового и цитринового цвета распределяются в кристалле неравномерно или зонально.
• Празиолит — прозрачный, светло-зеленый кварц, насыщенность оттенка может варьироваться от бледного серо-зелёного до глубокого травянисто-зелёного. (В основном получается в процессе отжига аметиста)
• Дымчатый кварц — разновидность кварца дымчато-коричневого цвета.
• Морион — черный или тёмно-бурый кварц, является разновидность дымчатого кварца
• Волосатик — горный хрусталь с включениями кристаллов рутила, турмалина и/или других минералов, образующих игольчатые кристаллы.

Халцедоны – относятся к подгруппе скрытокристаллического кварца, сложены такими мелкими зернами или волокнами, что их невозможно различить как отдельные элементы структуры. Среди них встречаются достаточно ценные разновидности (например, хризопраз), а также ювелирно-поделочные разновидности – кахолонг, сердолик, сардер, яшма, агат и др.

Выделяются основные декоративные группы халцедонов:

• однородные цветные халцедоны;
• четко полосчатые агаты и ониксы;
• рисунчатые – халцедоны с минеральными включениями.

Так же к кварцам относится подгруппа микрокристаллического кварца (зерна и кристаллы возможно различить под микроскопом):

• Авантюрин
• Кварцит
• Соколиный глаз
• Тигровый глаз

Синтез кварца

Помимо того, что кварц является одним из самых распространенных минералов на земле, его также синтезируют в больших количества, получая разнообразные цвета (кроме красного). Основной промышленный метод синтеза кварца – гидротермальный.

При использовании гидротермального метода, шихту (исходный материал) помещают в автоклав, объем которого для некоторых кристаллов может достигать нескольких кубометров.

Затравки выращиваемого материала (тонкие пластины, на которых будет происходить рост) располагаются в зоне кристаллизации.

Растворителем служит вода с различными солями, облегчающими процесс растворения (при температуре выше 600 °C вода становится крайне агрессивной средой). Нагрев продолжается до начала активного растворения шихты.

Температурный градиент между зоной растворения и зоной кристаллизации способствует переносу атомов от шихты к затравкам. Начинается нарастание нового кристалла на затравки. Скорость процесса составляет от 0.1 до 0.5 мм в сутки в зависимости от типа выращиваемого кристалла.

Грамотное управление метастабильной в условиях роста кристалла фазой, поддержание высоких температурных градиентов и другие методики позволяют добиться такого же высокого качества получаемых кристаллов, как при производстве флюсовым методом, но в более краткие сроки и с более стабильным результатом.

Гидротермальный метод позволяет выращивать значительные объемы кристаллов кварца в короткое время и по умеренной цене.

Заключение

Кварц — это удивительный минерал с богатой историей и разнообразным применением. Уникальные свойства камня делают его ценным материалом в различных отраслях промышленности. Широкая цветовая гамма и методы синтеза камня открывают безграничные возможности для дизайнеров, коллекционеров и любителей драгоценных камней.