This post is also available in: Holenderski Angielski Francuski Niemiecki Włoski Portugalski, Portugalia Hiszpański

Co to jest kwarc?

Kwarc jest związkiem chemicznym składającym się z jednej części krzemu i dwóch części tlenu. Jest to dwutlenek krzemu (SiO₂). Jest to najobficiej występujący minerał na powierzchni Ziemi, a jego unikalne właściwości sprawiają, że jest to jedna z najbardziej użytecznych substancji naturalnych.

Kwarc kwarcowy: Przezroczysty kwarc „kryształu górskiego”. Ten okaz pokazuje pęknięcie konchoidalne (pęknięcie, które wytwarza zakrzywione powierzchnie), które jest charakterystyczne dla minerału. Okaz ma około czterech cali (dziesięć centymetrów) średnicy i pochodzi z Minas Gerais w Brazylii.

Gdzie znajduje się kwarc?

Kwarc jest najobficiej występującym i najbardziej rozpowszechnionym minerałem na powierzchni Ziemi. Jest obecny i obfity we wszystkich częściach świata. Tworzy się we wszystkich temperaturach. Występuje obficie w skałach magmowych, metamorficznych i osadowych. Jest wysoce odporny zarówno na wietrzenia mechaniczne, jak i chemiczne. Ta trwałość sprawia, że jest to dominujący minerał szczytów górskich i główny składnik piasku plażowego, rzecznego i pustynnego. Kwarc jest wszechobecny, obfity i trwały. Złoża wydobywalne znajdują się na całym świecie.

Kwarc ametystowy: Fioletowy kwarc krystaliczny jest znany jako „ametyst”. Gdy jest przezroczysty i wysokiej jakości, często jest cięty jako kamień szlachetny. Ten okaz ma około czterech cali (dziesięć centymetrów) średnicy i pochodzi z Guanajuato w Meksyku.

Właściwości fizyczne kwarcu

Klasyfikacja chemiczna	Krzemian
Kolor	Kwarc występuje praktycznie w każdym kolorze. Typowe kolory to przezroczysty, biały, szary, fioletowy, żółty, brązowy, czarny, różowy, zielony, czerwony.
Smuga	Bezbarwny (twardszy niż płytka smugowa)
Połysk	Szklisty
Diafaniczność	Przezroczysty do półprzezroczystego
Łupliwość	Brak – zazwyczaj pęka ze złamaniem konchoidalnym
Twardość Mohsa	7
Ciężar właściwy	2.6 do 2.7
Właściwości diagnostyczne	Pęknięcie konchoidalne, szklisty połysk, twardość
Skład chemiczny	SiO2
System kryształów	Sześciokątny
Zastosowania	Produkcja szkła, ścierniwo, piasek odlewniczy, proppant do szczelinowania hydraulicznego, kamienie szlachetne

Krzemień: Flint to odmiana kwarcu mikrokrystalicznego lub kryptokrystalicznego. Występuje jako guzki i masy betonowe, a rzadziej jako osad warstwowy. Pęka konsekwentnie ze złamaniem konchoidalnym i był jednym z pierwszych materiałów używanych do produkcji narzędzi przez wczesnych ludzi. Używali go do produkcji narzędzi skrawających. Po tysiącach lat ludzie nadal go używają. Obecnie jest stosowany jako krawędź tnąca w jednych z najlepszych narzędzi chirurgicznych. Ten okaz ma około czterech cali (dziesięć centymetrów) średnicy i pochodzi z Dover Cliffs w Anglii.

Kwarcowe groty strzał krzemiennych: Jednym z pierwszych zastosowań kwarcu, w postaci krzemienia, była produkcja ostrych przedmiotów, takich jak ostrza noży, skrobaki i punkty pocisków, takie jak groty strzał pokazane powyżej. Prawa autorskie do zdjęć iStockphoto / Leslie Banks.

Jakie są zastosowania kwarcu?

Kwarc jest jednym z najbardziej użytecznych naturalnych materiałów. Jego przydatność można powiązać z jego właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Ma twardość siedmiu w skali Mohsa, co czyni go bardzo trwałym. Jest chemicznie obojętny w kontakcie z większością substancji. Ma właściwości elektryczne i odporność na ciepło, które czynią go cennym w produktach elektronicznych. Jego połysk, kolor i diafaniczność sprawiają, że jest przydatny jako kamień szlachetny, a także w produkcji szkła.

Zastosowania kwarcu w produkcji szkła

Procesy geologiczne od czasu do czasu osadzają piaski, które składają się w prawie 100% z ziaren kwarcu. Złoża te zostały zidentyfikowane i wyprodukowane jako źródła piasku krzemionkowego o wysokiej czystości. Piaski te są wykorzystywane w przemyśle szklarskim. Piasek kwarcowy jest stosowany w produkcji szkła opakowaniowego, szkła płaskiego, szkła specjalistycznego i włókna szklanego.

Okna ze szkła kwarcowego: Produkcja szkła jest jednym z podstawowych zastosowań kwarcu. Prawa autorskie do zdjęć iStockphoto / Chinaface.

Koraliki jaspisowe: Kwarc jest często stosowany w biżuterii lub jako kamień szlachetny. Te koraliki jaspisowe są przykładem kwarcu używanego jako kamień szlachetny.

Piasek ze szkła kwarcowego: Piaskowiec kwarcowy o wysokiej czystości nadaje się do produkcji wysokiej jakości szkła. „Piasek szklany” to piaskowiec, który składa się prawie wyłącznie z ziaren kwarcu. Na zdjęciu okaz piaskowca Oriskany z Hancock w Wirginii Zachodniej. W kilku miejscach Oriskany to ponad 99% czystego kwarcu. Wiele z nich zostało wykorzystanych do szkła opakowaniowego, ale niektóre z nich zostały wybrane do wykorzystania w produkcji soczewek do największych teleskopów. Okaz ma około czterech cali (dziesięć centymetrów średnicy).

Niebieski kwarc awenturynowy: Awenturyn to kolorowa odmiana kwarcu, która zawiera obfite błyszczące inkluzje minerałów, takich jak mika lub hematyt. Często jest cięty i polerowany do użytku jako kamień ozdobny. Typowe kolory awenturynu to zielony, pomarańczowy i niebieski. Ten okaz ma około czterech cali (dziesięć centymetrów) średnicy i pochodzi z Indii.

Zastosowanie kwarcu jako materiału ściernego

Wysoka twardość kwarcu, siedem w skali Mohsa, sprawia, że jest on twardszy niż większość innych substancji naturalnych. Jako taki jest doskonałym materiałem ściernym. Piaski kwarcowe i drobno zmielony piasek krzemionkowy są używane do piaskowania, czyszczenia środków czyszczących, mielników i żwiru do szlifowania i piłowania.

Zastosowanie kwarcu jako piasku odlewniczego

Kwarc jest bardzo odporny zarówno na chemikalia, jak i ciepło. Dlatego jest często używany jako piasek odlewniczy. Przy temperaturze topnienia wyższej niż większość metali może być stosowany do form i rdzeni zwykłych prac odlewniczych. Cegły ogniotrwałe są często wykonane z piasku kwarcowego ze względu na wysoką odporność na ciepło. Piasek kwarcowy jest również stosowany jako strumień w wytapianiu metali.

Drewno krzemiane: Krzemiane „skamieniałe” drewno powstaje, gdy zakopane szczątki roślin są infiltrowane wodami mineralnymi, które wytrącają kwarc. Ten kwarc wypełnia wnęki w drewnie i często zastępuje tkanki drzewne. Ten okaz ma około czterech cali (dziesięć centymetrów) średnicy i pochodzi z hrabstwa Yuma w Arizonie.

Zastosowania w przemyśle naftowym

Piasek kwarcowy ma wysoką odporność na kruszenie. W przemyśle naftowym zawiesiny piasku są spychane do szybów naftowych i gazowych pod bardzo wysokim ciśnieniem w procesie znanym jako szczelinowanie hydrauliczne. To wysokie ciśnienie pęka skały zbiornika, a piaszczysta zawiesina wstrzykuje się do pęknięć. Trwałe ziarna piasku utrzymują pęknięcia otwarte po uwolnieniu ciśnienia. Te otwarte szczeliny ułatwiają przepływ gazu ziemnego do otworu odwiertu.

Najlepszym sposobem na poznanie minerałów jest studiowanie z kolekcją małych okazów, z którymi można sobie poradzić, zbadać i obserwować ich właściwości. Niedrogie kolekcje minerałów są dostępne w sklepie Geology.com Store.

Chert: Chert jest kwarcem mikrokrystalicznym lub kryptokrystalicznym. Występuje jako guzki i masy betonowe, a rzadziej jako osad warstwowy. Ten okaz ma około czterech cali (dziesięć centymetrów) średnicy i pochodzi z Joplin w stanie Missouri.

Wiele innych zastosowań piasku kwarcowego

Piasek kwarcowy jest stosowany jako wypełniacz w produkcji gumy, farby i szpachli. Przesiewane i myte, starannie dobrane ziarna kwarcu są stosowane jako media filtracyjne i granulki dachowe. Piaski kwarcowe są wykorzystywane do trakcji w przemyśle kolejowym i wydobywczym. Piaski te są również wykorzystywane w rekreacji na polach golfowych, boiskach do siatkówki, boiskach do baseballu, piaskownicach dla dzieci i plażach.

Rezonator kwarcu: Kryształ kwarcu Herkimer „Diamond” w dolostone. Ten okaz ma około sześciu cali (piętnaście centymetrów) średnicy i pochodzi z Middleville w stanie Nowy Jork.

Zastosowania kryształów kwarcu

Jedną z najbardziej niesamowitych właściwości kwarcu jest zdolność jego kryształów do wibracji z precyzyjnymi częstotliwościami. Częstotliwości te są tak precyzyjne, że kryształy kwarcu mogą być używane do tworzenia niezwykle dokładnych przyrządów i urządzeń do pomiaru czasu, które mogą przesyłać sygnały radiowe i telewizyjne o precyzyjnych i stabilnych częstotliwościach.

Małe urządzenia używane do tych celów są znane jako „oscylatory kryształowe”. Pierwsze oscylatory kryształowe zostały opracowane w 1920 roku, a zaledwie dwadzieścia lat później dziesiątki milionów z nich były potrzebne każdego roku do zaopatrywania wojska podczas II wojny światowej. Obecnie miliardy kryształów kwarcu są wykorzystywane do produkcji oscylatorów do zegarków, zegarów, radia, telewizorów, gier elektronicznych, komputerów, telefonów komórkowych, liczników elektronicznych i sprzętu GPS.

Opracowano również szeroką gamę zastosowań optycznych kryształów kwarcu. Są one używane do produkcji specjalistycznych soczewek, okien i filtrów stosowanych w laserach, mikroskopach, teleskopach, czujnikach elektronicznych i instrumentach naukowych. Materiał piasku plażowego jest obecnie materiałem najbardziej zaawansowanych urządzeń elektronicznych na świecie.

Zapotrzebowanie na syntetyczne kryształy kwarcu

W 1900 roku popyt na wysokiej jakości kryształy kwarcu przyspieszył tak szybko, że zakłady wydobywcze na całym świecie nie były w stanie dostarczyć ich w odpowiednich ilościach. Na szczęście potrzeba ta została zrealizowana podczas II wojny światowej, a przemysł wojskowy i prywatny rozpoczął prace nad metodami uprawy syntetycznych kryształów kwarcu, aby spełnić specjalne wymagania zastosowania optycznego i elektronicznego.

Obecnie większość kryształów kwarcu stosowanych w komponentach elektronicznych i instrumentach optycznych jest uprawiana w laboratoriach, a nie w kopalniach. Większość laboratoriów hoduje swoje kryształy metodami opartymi na geologicznym procesie aktywności hydrotermalnej. Syntetyczne kryształy są uprawiane w wysokich temperaturach z przegrzanych wód bogatych w rozpuszczoną krzemionkę. Te wytwarzane kryształy mogą być uprawiane w kształtach, rozmiarach i kolorach, które odpowiadają potrzebom procesów produkcyjnych. Koszt uprawy syntetycznych kryształów kwarcu jest konkurencyjny w stosunku do górnictwa, a jedynym ograniczeniem produkcji jest dostępność sprzętu do wzrostu kryształów.

Ametrine: Dwukolorowy kamień łączący złoty cytryn i fioletowy ametyst. Ten klejnot mierzy około 8×10 mm.

Kwarc jako kamień szlachetny

Kwarc stanowi doskonały kamień szlachetny. Jest twardy, trwały i zazwyczaj akceptuje genialny połysk. Popularne odmiany kwarcu, które są szeroko stosowane jako klejnoty, to: ametyst, cytryn, kwarc różowy, kwarc dymny i awenturyn. Agat i jaspis są również odmianami kwarcu o strukturze mikrokrystalicznej.

Kwarc różowy: Półprzezroczysty kwarc różowy w szorstkim.

Różowe koraliki kwarcowe: Półprzezroczysty kwarc różowy – cięte i polerowane koraliki. Każdy koralik ma około dziesięciu milimetrów średnicy.

Novaculite to gęsta, kryptokrystaliczna odmiana kwarcu o drobnoziarnistej i bardzo jednolitej teksturze. Jako kwarc ma twardość 7 (twardsza niż stal) i jest używany jako „osełka” do ostrzenia noży.

Specjalne zastosowania kamienia krzemionkowego

„Kamień krzemionkowy” to termin przemysłowy dla materiałów takich jak kwarcyt, novakulit i inne mikrokrystaliczne skały kwarcowe. Są one używane do produkcji narzędzi ściernych, mediów gratujących, kamieni szlifierskich, honów, kamieni olejowych, pilników kamiennych, wykładzin do frezowania rur i osełek.

Trypolis

Trypolis to krystaliczna krzemionka o bardzo drobnym ziarnie (mniej niż dziesięć mikrometrów). Komercyjny trypolis to prawie czysty materiał krzemionkowy, który jest używany do różnych łagodnych celów ściernych, które obejmują: mydła, pasty do zębów, związki do polerowania metali, związki do polerowania biżuterii i związki do polerowania. Może być stosowany jako lakier podczas wykonywania kamieni bębnowych w bębnie skalnym. Trypolis jest również stosowany w produktach ciernych hamulców, wypełniaczach w emalii, związkach uszczelniających, tworzywach sztucznych, farbach, gumie i materiałach ogniotrwałych.

Źródło