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Was ist Quarz?

Quarz ist eine chemische Verbindung, die aus einem Teil Silizium und zwei Teilen Sauerstoff besteht. Es handelt sich um Siliciumdioxid_(SiO2). Es ist das am häufigsten vorkommende Mineral an der Erdoberfläche, und seine einzigartigen Eigenschaften machen es zu einer der nützlichsten natürlichen Substanzen.

Bergkristallquarz: Transparenter „Bergkristall“ Quarz. Diese Probe zeigt den für das Mineral charakteristischen Conchoidalbruch (Bruch, der gekrümmte Oberflächen erzeugt). Das Exemplar ist etwa vier Zoll (zehn Zentimeter) breit und stammt aus Minas Gerais, Brasilien.

Wo wird Quarz gefunden?

Quarz ist das am häufigsten vorkommende und am weitesten verbreitete Mineral an der Erdoberfläche. Es ist in allen Teilen der Welt präsent und reichlich vorhanden. Es bildet sich bei allen Temperaturen. Es ist reich an magmatischen, metamorphen und sedimentären Gesteinen. Es ist sehr beständig gegen mechanische und chemische Witterungseinflüsse. Diese Haltbarkeit macht es zum dominierenden Mineral von Berggipfeln und zum Hauptbestandteil von Strand-, Fluss- und Wüstensand. Quarz ist allgegenwärtig, reichlich vorhanden und langlebig. Abbaubare Lagerstätten sind auf der ganzen Welt zu finden.

Amethyst Quarz: Purpurkristalliner Quarz ist als „Amethyst“ bekannt. Wenn es transparent und von hoher Qualität ist, wird es oft als Edelstein geschliffen. Dieses Exemplar ist etwa vier Zoll (zehn Zentimeter) breit und stammt aus Guanajuato, Mexiko.

Physikalische Eigenschaften von Quarz

Chemische Klassifizierung	Silikat
Farbe	Quarz kommt in praktisch jeder Farbe vor. Übliche Farben sind klar, weiß, grau, lila, gelb, braun, schwarz, rosa, grün, rot.
Streifen	Farblos (härter als die Streifenplatte)
Glanz	Gläsern
Diaphaneität	Transparent bis transluzent
Spaltung	Keine – typischerweise bricht mit einer Conchoidalfraktur
Mohs Härte	7
Spezifisches Gewicht	2,6 bis 2,7
Diagnostische Eigenschaften	Conchoidalbruch, glasiger Glanz, Härte
Chemische Zusammensetzung	SiO2
Kristallsystem	Sechseckig
Verwendet	Glasherstellung, Schleifmittel, Gießereisand, hydraulic fracturing proppant, Edelsteine

Feuerstein: Flint ist eine Vielzahl von mikrokristallinem oder kryptokristallinem Quarz. Es tritt als Knötchen und Konkretionsmassen und seltener als geschichtete Ablagerung auf. Es bricht konsequent mit einer Conchoidalfraktur und war eines der ersten Materialien, die von frühen Menschen zur Herstellung von Werkzeugen verwendet wurden. Sie benutzten es, um Schneidwerkzeuge herzustellen. Nach Tausenden von Jahren verwenden die Menschen es weiterhin. Es wird derzeit als Schneide in einigen der besten chirurgischen Werkzeuge verwendet. Dieses Exemplar ist etwa vier Zoll (zehn Zentimeter) breit und stammt aus Dover Cliffs, England.

Quarzstein Pfeilspitzen: Eine der ersten Anwendungen von Quarz in Form von Feuerstein war die Herstellung von scharfen Gegenständen wie Messerklingen, Schabern und Projektilspitzen wie den oben gezeigten Pfeilspitzen. Bildrechte iStockphoto / Leslie Banks.

Was sind die Verwendungen für Quarz?

Quarz ist eines der nützlichsten Naturmaterialien. Seine Nützlichkeit kann mit seinen physikalischen und chemischen Eigenschaften in Verbindung gebracht werden. Es hat eine Härte von sieben auf der Mohs-Skala, was es sehr langlebig macht. Es ist chemisch inert in Kontakt mit den meisten Substanzen. Es hat elektrische Eigenschaften und Hitzebeständigkeit, die es in elektronischen Produkten wertvoll machen. Sein Glanz, seine Farbe und seine Diaphaneität machen es als Edelstein und auch bei der Herstellung von Glas nützlich.

Verwendung von Quarz in der Glasherstellung

Geologische Prozesse haben gelegentlich Sande abgelagert, die zu fast 100% aus Quarzkörnern bestehen. Diese Lagerstätten wurden als Quellen für hochreinen Quarzsand identifiziert und produziert. Diese Sande werden in der Glasindustrie verwendet. Quarzsand wird bei der Herstellung von Behälterglas, Flachglas, Spezialglas und Fiberglas verwendet.

Quarzglasfenster: Die Glasherstellung ist eine der Hauptanwendungen von Quarz. Bildrechte iStockphoto / Chinaface.

Jaspisperlen: Quarz wird oft in Schmuck oder als Edelstein verwendet. Diese Jaspisperlen sind ein Beispiel für Quarz, der als Edelstein verwendet wird.

Quarzglassand: Hochreiner Quarzsandstein geeignet für die Herstellung von hochwertigem Glas. „Glassand“ ist ein Sandstein, der fast ausschließlich aus Quarzkörnern besteht. Hier abgebildet ist ein Exemplar des Oriskany-Sandsteins aus Hancock, West Virginia. An einigen Stellen besteht der Oriskany zu über 99% aus reinem Quarz. Ein Großteil davon wurde für Behälterglas verwendet, aber ein Teil davon wurde für die Herstellung von Linsen für die größten Teleskope ausgewählt. Exemplar ist etwa vier Zoll (zehn Zentimeter breit).

Blauer Aventurinquarz: Aventurin ist eine bunte Quarzsorte, die reichlich glänzende Einschlüsse von Mineralien wie Glimmer oder Hämatit enthält. Es wird oft für die Verwendung als Zierstein geschnitten und poliert. Übliche Farben für Aventurin sind grün, orange und blau. Dieses Exemplar ist etwa vier Zoll (zehn Zentimeter) breit und stammt aus Indien.

Verwendung von Quarz als Schleifmittel

Die hohe Härte von Quarz, sieben auf der Mohs-Skala, macht es härter als die meisten anderen natürlichen Substanzen. Als solches ist es ein ausgezeichnetes Schleifmittel. Quarzsande und fein gemahlener Quarzsand werden zum Sandstrahlen, scheuern von Reinigungsmitteln, Mahlkörpern und Splitt zum Schleifen und Sägen verwendet.

Verwendung von Quarz als Gießereisand

Quarz ist sehr beständig gegen Chemikalien und Hitze. Er wird daher oft als Gießereisand verwendet. Mit einer Schmelztemperatur, die höher ist als die der meisten Metalle, kann es für die Formen und Kerne gängiger Gießereiarbeiten verwendet werden. Feuerfeste Ziegel werden wegen ihrer hohen Hitzebeständigkeit oft aus Quarzsand hergestellt. Quarzsand wird auch als Flussmittel bei der Verhüttung von Metallen verwendet.

Verkieseltes Holz: Verkieseltes „versteinertes“ Holz entsteht, wenn vergrabene Pflanzenreste mit mineralhaltigem Wasser infiltriert werden, das Quarz ausfällt. Dieser Quarz füllt die Hohlräume im Holz aus und ersetzt oft das holzige Gewebe. Dieses Exemplar ist etwa zehn Zentimeter breit und stammt aus Yuma County, Arizona.

Anwendungen in der Erdölindustrie

Quarzsand hat eine hohe Beständigkeit gegen Zerkleinern. In der Erdölindustrie werden Sandschlämme unter sehr hohen Drücken in einem Prozess, der als Hydraulic Fracturing bekannt ist, in Öl- und Gasbohrungen gedrückt. Dieser Hochdruck bricht die Reservoirgesteine, und die sandige Aufschlämmung injiziert sich in die Brüche. Die langlebigen Sandkörner halten die Risse offen, nachdem der Druck gelöst wurde. Diese offenen Risse erleichtern den Durchfluss von Erdgas in die Bohrlochbohrung.

Der beste Weg, um etwas über Mineralien zu erfahren, besteht darin, mit einer Sammlung kleiner Exemplare zu studieren, die Sie handhaben, untersuchen und ihre Eigenschaften beobachten können. Preiswerte Mineraliensammlungen sind im Geology.com Store erhältlich.

Hornstein: Chert ist ein mikrokristalliner oder kryptokristalliner Quarz. Es tritt als Knötchen und Konkretionsmassen und seltener als geschichtete Ablagerung auf. Dieses Exemplar ist etwa vier Zoll (zehn Zentimeter) breit und stammt aus Joplin, Missouri.

Viele andere Quarzsand-Anwendungen

Quarzsand wird als Füllstoff bei der Herstellung von Gummi, Farbe und Kitt verwendet. Gesiebte und gewaschene, sorgfältig dimensionierte Quarzkörner werden als Filtermedien und Dachgranulat verwendet. Quarzsande werden für die Traktion in der Eisenbahn- und Bergbauindustrie verwendet. Dieser Sand wird auch in der Erholung auf Golfplätzen, Volleyballplätzen, Baseballfeldern, Kindersandkästen und Stränden verwendet.

Quarzkristall: Ein Herkimer „Diamond“ Quarzkristall aus Dolostein. Dieses Exemplar ist etwa sechs Zoll (fünfzehn Zentimeter) breit und stammt aus Middleville, New York.

Verwendungen für Quarzkristalle

Eine der erstaunlichsten Eigenschaften von Quarz ist die Fähigkeit seiner Kristalle, mit präzisen Frequenzen zu vibrieren. Diese Frequenzen sind so präzise, dass Quarzkristalle verwendet werden können, um extrem genaue Zeitmessgeräte und -geräte herzustellen, die Radio- und Fernsehsignale mit präzisen und stabilen Frequenzen übertragen können.

Die winzigen Geräte, die für diese Zwecke verwendet werden, sind als „Quarzoszillatoren“ bekannt. Die ersten Quarzoszillatoren wurden in den 1920er Jahren entwickelt, und nur zwanzig Jahre später wurden jedes Jahr Dutzende Millionen von ihnen benötigt, um das Militär während des Zweiten Weltkriegs zu versorgen. Heute werden Milliarden von Quarzkristallen verwendet, um Oszillatoren für Uhren, Uhren, Radios, Fernseher, elektronische Spiele, Computer, Mobiltelefone, elektronische Zähler und GPS-Geräte herzustellen.

Eine Vielzahl von Anwendungen wurde auch für optische Quarzkristalle entwickelt. Sie werden verwendet, um spezielle Linsen, Fenster und Filter herzustellen, die in Lasern, Mikroskopen, Teleskopen, elektronischen Sensoren und wissenschaftlichen Instrumenten verwendet werden. Das Material von Strandsand ist heute das Material der fortschrittlichsten elektronischen Geräte der Welt.

Ein Bedarf an synthetischen Quarzkristallen

In den 1900er Jahren beschleunigte sich die Nachfrage nach hochwertigen Quarzkristallen so schnell, dass bergbauliche Betriebe auf der ganzen Welt nicht in der Lage waren, sie in ausreichenden Mengen zu liefern. Glücklicherweise wurde dieser Bedarf während des Zweiten Weltkriegs erkannt, und die Militär- und Privatindustrie begann mit der Arbeit an Methoden zur Züchtung synthetischer Quarzkristalle, um den besonderen Anforderungen der optischen und elektronischen Anwendung gerecht zu werden.

Heute werden die meisten Quarzkristalle, die in elektronischen Komponenten und optischen Instrumenten verwendet werden, in Labors gezüchtet, anstatt in Minen hergestellt zu werden. Die meisten Labore züchten ihre Kristalle mit Methoden, die auf dem geologischen Prozess der hydrothermalen Aktivität basieren. Die synthetischen Kristalle werden bei hohen Temperaturen aus überhitztem Wasser gezüchtet, das reich an gelöster Kieselsäure ist. Diese hergestellten Kristalle können in Formen, Größen und Farben gezüchtet werden, die den Anforderungen der Herstellungsprozesse entsprechen. Die Kosten für den Anbau synthetischer Quarzkristalle sind mit dem Bergbau wettbewerbsfähig, und die einzige Produktionsbeschränkung ist die Verfügbarkeit von Kristallwachstumsgeräten.

Ameisenig: Ein zweifarbiger Stein, der goldenes Citrin und violetten Amethyst kombiniert. Dieser Edelstein misst etwa 8×10 mm.

Quarz als Edelstein

Quarz ist ein ausgezeichneter Edelstein. Es ist hart, langlebig und akzeptiert normalerweise eine brillante Politur. Beliebte Quarzsorten, die als Edelsteine weit verbreitet sind, sind: Amethyst, Citrin, Rosenquarz, Rauchquarz und Aventurin. Achat und Jaspis sind auch Quarzsorten mit einer mikrokristallinen Struktur.

Rosenquarz: Transluzenter Rosenquarz im Rough.

Rosenquarzperlen: Transluzenter Rosenquarz – geschnittene und polierte Perlen. Jede Perle hat einen Durchmesser von etwa zehn Millimetern.

Novaculite ist eine dichte, kryptokristalline Quarzsorte mit einer feinkörnigen und sehr gleichmäßigen Textur. Als Quarz hat er eine Härte von 7 (härter als Stahl) und wird als „Schleifstein“ zum Schärfen von Messern verwendet.

Spezielle Silica-Steinanwendungen

„Quarzstein“ ist ein Industriebegriff für Materialien wie Quarzit, Novakulit und andere mikrokristalline Quarzgesteine. Diese werden zur Herstellung von Schleifwerkzeugen, Entgratmedien, Schleifsteinen, Honen, Ölsteinen, Steinfeilen, Rohrmühlenauskleidungen und Schleifsteinen verwendet.

Tripolis

Tripolis ist kristalline Kieselsäure von extrem feiner Korngröße (weniger als zehn Mikrometer). Kommerzielle Tripolis ist ein nahezu reines Silica-Material, das für eine Vielzahl von milden Schleifzwecken verwendet wird, darunter: Seifen, Zahnpasten, Metallpolierverbindungen, Schmuckpoliermassen und Poliermassen. Es kann als Politur verwendet werden, wenn Getrommelsteine in einem Steinbecher hergestellt werden. Tripolis wird auch in Bremsreibprodukten, Füllstoffen in Emaille, Abdichtungsmassen, Kunststoff, Farbe, Gummi und Feuerfestmaterialien verwendet.

Quelle