Кварцы (quartz)

1. Общая информация и этимология

Кварц (нем. Quarz) — один из самых распространённых минералов в земной коре. Его массовая доля превышает 60 %, а свободное содержание составляет около 12 %.

Название «кварц» происходит от немецкого Quarz, которое, в свою очередь, восходит к средневерхненемецкому twarc и древнепольскому kwardy.

2. Химическая формула и структура

• Химическая формула: $\text{SiO}_2$ (диоксид кремния).
• Полиморфные модификации:
  • α‑кварц (тригональный, низкотемпературный) — устойчив до $573\ ^\circ\text{C}$;
  • β‑кварц (гексагональный, высокотемпературный) — плавится при $1610\ ^\circ\text{C}$.
• Кристаллическая структура: каркасного типа, построена из кремнекислородных тетраэдров, расположенных винтообразно. Различают правые и левые структурно‑морфологические формы кристаллов.

3. Физические свойства

4. Формы нахождения в природе

• кристаллы (призматические, дипирамидальные);
• друзы и щётки кристаллов;
• отдельные зёрна в горных породах;
• сплошные зернистые или шестоватые агрегаты;
• скрытокристаллические агрегаты (например, халцедон);
• конкреции, прожилки, жеоды (в т. ч. агатовые).

5. Разновидности кварца

1. Горный хрусталь — бесцветный, прозрачен.
2. Аметист — фиолетовый.
3. Цитрин — золотисто‑жёлтый.
4. Раухтопаз (дымчатый кварц) — буровато‑дымчатый.
5. Морион — чёрный.
6. Розовый кварц — розовый.
7. Празем — зелёный (из‑за включений актинолита).
8. Празиолит — луково‑зелёный (редко встречается в природе, часто получают искусственно).
9. Халцедон — скрытокристаллическая тонковолокнистая разновидность (от белого до медово‑жёлтого).
10. Авантюрин — желтоватый или мерцающий буровато‑красный (с включениями слюды).
11. Кошачий глаз — с эффектом светового отлива.
12. Тигровый глаз и соколиный глаз — с характерной иризацией.
13. Агат — слоисто‑полосчатая разновидность халцедона.
14. Волосатик — горный хрусталь с включениями игольчатых кристаллов (рутила, турмалина и др.).

6. Происхождение и геологические процессы

• Магматический: кристаллизация из магмы кислого состава (граниты, риолиты). В гранитах выделяется при $\approx 700\ ^\circ\text{C}$, в вулканических породах — при температуре свыше $1000\ ^\circ\text{C}$.
• Пегматитовый: кристаллизуется из обогащённых флюидом пегматитовых магм. Образует срастания с калиевым полевым шпатом.
• Гидротермальный: формирование кварцевых и хрусталеносных жил, жеод (часто с агатовой оболочкой).
• Метаморфический: главный компонент кварцитов и кристаллических сланцев.
• Осадочный: накопление в песках, песчаниках, известняках. Встречается в виде конкреций, прожилков, мелкокристаллических корок.
• Выветривание: устойчив к выветриванию, накапливается в россыпях в виде окатанной гальки.

7. Месторождения

Кварц распространён по всему миру. Крупные месторождения:

• Россия (Урал, Сибирь, Приморский край);
• Бразилия;
• Мадагаскар;
• США (Арканзас);
• Швейцария;
• Намибия;
• Марокко.

В России крупные месторождения аметиста находятся в Приморском крае (Дальнегорск), а агаты добывают на Урале и в Сибири.

8. Искусственное получение

Синтетический кварц выращивают гидротермальным методом с 1957 года. Преимущества:

• однородность распределения примесей;
• высокая химическая чистота;
• возможность получения монокристаллов;
• контроль окраски (включая редкие цвета — зелёный, голубой, синий).

Центры производства в России: Гусь‑Хрустальный, Южноуральск, Шилово (Рязанская область).

9. Практическое применение

Промышленность

• сырьё для производства стекла, керамики, абразивов;
• металлургические флюсы;
• получение чистого кремния и кварцевого стекла;
• огнеупорные материалы.

Электроника и оптика

• пьезоэлектрические элементы (генераторы ультразвука, радиоаппаратура, телефоны);
• кварцевые резонаторы (стабилизация частоты в электронных устройствах);
• оптические приборы.

Ювелирное дело

• украшения из аметиста, цитрина, розового кварца и др.;
• декоративные изделия из агата, оникса, сердолика.

Коллекционирование

• кристаллы, друзы, жеоды ценятся коллекционерами;
• используются для декора интерьеров.

Другие сферы

• строительные материалы (кварцевый песок в бетоне, штукатурке);
• фильтры для воды (кварцевый песок);
• косметология (скрабы на основе кварцевого песка).

10. Интересные факты