کانی کوارتز از واژه Quarz به معنای سخت گرفته شده است. این کانی گونههای گوهری بسیاری دارد و تقریبا تمام انواع درشت بلور و ریز بلور آن به جز دو یا سه مورد در فهرست گوهرها قرار دارند.
کانی کوارتز 12.5 درصد ترکیب سنگهای پوسته زمین را تشکیل میدهد و تقریبا کانی همراه اکثر سنگهای آذرین، رسوبی و دگرگونی میباشد. این کانی فرمهای فراوان و گوناگونی دارد و تاکنون 140 فرم مختلف از آن ذکر کرده شده است.
خصوصیات فیزیکی کوارتز
کوارتز دارای رخ نیست
شکست آن صدفی و شکننده و ترد است
. سختی آن 7 است
وزن مخصوص آن 2/65 میباشد اما در دسته کریپتوکریستالین که شامل کریستالهای دانهای و رشتهای است این مقدار به سبب وجود حبابهای موجود در آن، قدری انحراف دارد
شفاف تا نیمه شفاف و در برخی نمونهها اپک است
جلای آن شیشهای، در برخی نمونهها چرب میباشد
رنگ خط ساییدگی سفید دارد
ضریب شکست نور 1/553- 1/554
شکست دوگانه 0/009
پراکندگی نور0.013
دوام نوع کریستالین کوارتز خوب و نوع کریپتو کریستالین بسیار خوب میباشد
فلورسانس معمولا خنثی دارد
به شدت پیزوالکتریک و پیروالکتریک است.
سیستم کریستالی کوارتز
بافت و ساختمان داخلی کوارتز به این صورت است که هر کدام از اتمهای سیلیسیم به وسیله چهار اتم اکسیژن به صورت تترائدر احاطه شده است. کریستالها متعلق به سیستم تریگونال و هگزاگونال هستند. منشور آن همواره به طور عمودی راه راه و انتهای منشورها با سه سطح هرمی که مربوط به فرمهای گوناگون میباشند و به صورت ترکیب نمایان میگردند تشکیل میشود.
سیستم کریستالی کوارتزی که در دمای بالا تبلور مییابد غالبا هگزاگونال است. همچنین کوارتز به صورت منشورهای تریگونال نیز یافت میشود که با صفحات رومبوهدرال محدود شده است. در اکثر موارد کریستال بر روی دیوارههای حفرهها در سنگ مادر رشد میکند و تک کریستالی میباشد.
سیستم کریستالی کوارتز
کوارتز از اسید سیلیسی (SiO2) متبلور تشکیل شده است که در میان تمام کانیها، یک ترکیب شیمیایی تقریبا خالص با خواص فیزیکی ثابت دارد. Si=46.7 و O=53.3. کوارتز در برابر اسیدها و بازها حساس نیست اما در مقابل اسید فلوئوریدریک (HF) حساس و تاثیرپذیر میباشد.
طیف سنجی مادون قرمز به منظور تعیین طول موج جذب شده سنگ کوارتز استفاده میگردد.
چون کوارتز در حرارت نسبتا پایین کریستالیزه میشود اغلب سایر کانیهای موجود در محیط مانند کریستالهای سوزنی شکل مثل روتیل، تورمالین، گوتیت و…را در خود حبس میکند.
گاهی حفرههایی با مایعات اولیه و ثانویه و چندین فلزی در کوارتز مشاهده میشود و گاه با حبابهای گاز متحرک، خطوط گورخر (شکستگیها و یا پرهای پر شده)، یا پدیده رشد (به این صورت که زونهای رنگی مستقیم یا زاویهدار، لکههای رنگی و چندقلویی ایجاد میکند) اشکال ویژهای در کوارتز ایجاد میکنند.
انواع تقسیمبندی کوارتز
در گروه کوارتز کانیهایی که دارای ترکیب شیمیایی اکسید سیلیس و یا اکسید آبدار سیلیس میباشند نیز وجود دارد. انواع کوارتز را بر حسب اندازه بلورهای آن به دو گروه ماکرو کریستالین (درشت بلور) و کریپتو کریستالین (به معنی بلورهای مخفی و نهان) تقسیم مینمایند.
الف) دسته ماکرو کریستالین کوارتز: درکوهی، آمتیست، سیترین، آمترین، کوارتز دودی، آونتورین، کوارتز آبی، ایزنکیزل، کوارتز شیری، کوارتز صورتی، کوارتز یاقوت کبودی، پراز، پرازیولیت، چشم بازی، چشم ببری، چشم گربهای
ب) دسته کریپتو کریستالین کوارتز:
ب-1) انواع الیافی: کرنلیان، سارد، کلسدونی، کریزوپریز، اونیکس، پلاسما
ب-2) انواع دانه ای: چرت، فلینت، ژلسپر، هلیوتروپ، عقیق
الف) دسته ماکرو کریستالین کوارتز
- در کوهی
کوارتز در حالت خالص به صورت درکوهی ظاهر میگردد که در این حالت خاص، تمام خصوصیات فیزیکی و شیمیایی این ماده را نشان میدهد.
درکوهی به خاطر خلوص، شفافیت، زیبایی و فرم خود، معروفیت و محبوبیت دارد. جلای این کانی شیشهای و از نظر نوری تک محوری است. این کانی نور فرابنفش را به خوبی از خود عبور میدهد از این رو در صنعت اپتیک مورد استفاده قرار میگیرد. اما با وجود موارد ذکر شده از نظر گوهر ارزش چندانی ندارد و خالص بودن آن به تنهایی کافی نمیباشد.
بلور درکوهی فراوان است و تقریبا در تمام کشورها وجود دارد. محل پیدایش اصلی آن فاز هیدروترمالی و در پگماتیتها است. تا قرون وسطی، آلپ مرکز پیدایش درکوهی بوده و حتی نوعی از آن که برای فروش بسیار مناسب است در برزیل یافت شده است.
بسیاری از قطعات درکوهی به رنگ قهوهای یا دودی یافت میشود و اگر رنگ آن سیاه باشد، به آن کوارتز دودی میگویند. علاوه بر کاربرد گوهری در رادیوتکنیک برای ایجاد فرکانس بالا بهکار میرود. کوارتز خالص یا همان درکوهی تماما شفاف و بدون رنگ است.
ممکن است اکثر نگینهای شیشهای و بیرنگ با درکوهی اشتباه شوند. این کانی در برابر اشعه ایکس و تشعشعات رادیوم دودی رنگ میشود. خاصیت عمدهبلورهای مصنوعی کوارتز پاک کنندگی مطلقآنها است که برای استفاده در صنعت تولید میشوند.
آمیتیست مرغوبترین گونه از گروه کوارتز درشت بلور میباشد. این کانی گوهری است در خانواده کوارتز که امروزه نیز مثل گذشته یک گوهر محبوب بوده و طرفداران بسیاری دارد. این کانی بر روی پوسته سنگهای دیگر رشد کرده و دانههای آن از درکوهی کوچکتر است
نمونههای بنفش سیر تا ارغوانی آمتیست در تجارت از ارزش بالایی برخوردار هستند این سنگ همانند گارنت در بازار سنگهای نیمه گرانبها یافت میشود. به علت ترد و شکننده بودن بلور آمتیست بایستی شکافتن بلوردان یا ژئود توسط فرد باتجربه صورت گیرد. همچنین هنگام استفاده از لحیم در موقع نصب آن بر روی پایه دقت لازم بکار برده شود.
سیترین
سیترین نوعی درکوهی میباشد که در طبیعت به رنگ زرد و قهوهای بهوجود میآید. به علت رنگ زرد لیمویی، آن را سیترین یعنی لیمویی رنگ میخوانند.
این کانی در گوهرشناسی مثل آمتیست سوخته (حرارت دیده) به عنوان توپاز بکار رفته است که این نام غلط به دوران گذشته مربوط میشود که به اشتباه به جای توپاز در گوهر فروشیها بکار میرفته است.
رنگ آن از زرد روشن تا تیره متغیر است و نیز از زرد شرابی تا زرد عسلی، زرد آبی و زرد طلایی تغییر مینماید. رنگ آن به یون آهن مربوط میشود. کاربرد سیترین مانند آمتیست است. در فارسی به آن شرف الشمس میگویند
بلورهای سیترین طبیعی کمیاب بوده و از انواع خوش رنگ و شفاف آنها برای ساختن نگین انگشتری استفاده میشود.
نگینهای سیترین مورد استفاده در صنعت جواهرسازی غالبا سیترین نبوده بلکه آمتیست یا کوارتز دودی هستند که به وسیله حرارت زیاد تغییر رنگ یافتهاند. در موقع حرارت دادن باید با احتیاط رفتار نمود.
بریل زرد، توپاز زرد و تورمالین زرد به سیترین شباهت دارند.
آمترین
نوعی مخلوط از آمتیست و سیترین است که هر دو هم در طبیعت و هم به صورت سنتز فراوان یافت میشوند. بلورهای آمتیست بر روی بستر سنگها به صورت ژئود (به معنی بلوردان) و یا در لابلای مواد رسوبی یافت میشود.
کوارتز دودی (Smoky Quartz)
این کانی که به غلط توپاز دودی نیز نامیده شده است، یک کریستال قهوهای و دودی رنگ میباشد که تمام خصوصیات کوارتز را داراست.
دارای رنگ قهوهای روشن و خاکستری دودی تا بیرنگ میباشد. رنگ آن مربوط به هیچ یک از عناصر رنگ کننده نمیباشد بلکه به خاطر تاثیر پرتو افکنی سنگهای رادیواکتیو جانبی میباشد.
اکثرا در کوارتز دودی بلورهای سوزنی شکل و براق روتیل دیده میشود.تراش آن به صورت فرم الماس و تراش پلهای میباشد.
محل پیدایش آن مثل درکوهی، در فاز هیدروترمالی و پگماتیتی است.
آونتورین
آونتورین به نوعی شیشه عتیقه که در ایتالیا یافت شد اشاره دارد، به دلیل تشابه رنگ این نوع کوارتز با آن شیشه یافت شده به آن نام آونتورین یا صدفی نسبت داده شده است.
چنانچه محتویات میکای کرومدار سبز رنگ به نام فوکسیت در آن موجود باشد رنگهای قوس قزحی ایجاد میکند. همچنین وجود میکای آهندار، رنگهای قرمز و قهوهای ایجاد میکند. هماتیت (اکسید آهن)، نیز سبب تغییر رنگ در این کانی میشود. محتویات آونتورین کوارتز همواره بسیار ریز و رنگین میباشد و پرتوهای نور تابیده شده را انعکاس میدهد.
.آونتورین فلدسپار و یشم سبز به آونتورین کوارتز بسیار شباهت دارند
کشورهای هندوستان، برزیل و روسیه دارای معادن مهمی از آونتورین است
این کانی به صورت نگینهایی به شکل کبوچان و اشیاء زینتی استفاده میشود
کوارتز آبی
نوعی کوارتز با دانههای درشت و آبی مات رنگ آن به علت وجود محتویات سوزنی شکل روتیل در داخل بلور کوارتز آبی میشود.
اتریش، کشورهای اسکاندیناوی، آفریقای جنوبی، برزیل دارای معادن کوارتز آبی میباشند.
انواع بدون ناخالصی کوارتز آبی که در سیبری یافت میشود کاملا شفاف میباشند.
ایزنکیزل (Eisenkeizel)
کوارتز شیری
نوعی کوارتز که متشکل از حباب آب یا هوا است.
کوارتز صورتی
نام این کانی برگرفته از رنگ غالب آن یعنی صورتی میباشد. بلورها و تودههای این نوع کوارتز دارای ترک و ناخالصی بوده و رنگ آن مات است.
این سنگ حاوی اندکی اکسید منگنز میباشد، در صورت وجود بلورهای روتیل در داخل آن، پدیده آستریزم ایجاد میشود.
کریستال کوارتز صورتی بهصورت توده فشرده در طبیعت وجود دارد. بیشتر پریده رنگ است و رنگ آن در برابر نور تغییر میکند. بر روی این سنگ غالبا شیارهایی وجود دارد. تراش این کانی به شکل کابوشن است،
این یک سنگ نیمه قیمتی بوده و کشورهای برزیل و جمهوری مالاگاسکی مهمترین صادرکنندگان این سنگ میباشند.
- کوارتز یاقوت کبودی
آگرگاتی از کوارتز با دانههای درشت است که به سبب انباشته شدن دانههای هورنبلند، به رنگ آبی سیر در میآید.
محل پیدایش آن کشورهای اسکاندیناوی و آفریقای جنوبی میباشد.
پراز
نوعی کوارتز بسیار دانه ریز و فشرده که به رنگ سبز تره فرنگی دیده میشود. وجود بلورهای اکتینیولیت بسیار ریز در این کانی، عامل پدید آورنده رنگ این کانی است.
به کانی یشم سبز نیز گاهی به اشتباه پراز گفته میشود.
این کانی در آلمان شرقی، فنلاند، اتریش و اسکاتلند یافت میشود.
پرازیولیت
پرازیولیت سبز رنگ است. این یک کانی طبیعی نیست و از حرارت دادن تا حدود 500 درجه سانتیگراد آمتیستهایی که از معادن مونتزوما در ایالت میناس جراس در برزیل استخراج میشود، تولید میشود.
بریل، پریدوت و تورمالین به پرازیولیت بسیار شبیه هستند.
کوارتز چشم بازی
توده رشته مانند با دانههای ریز در کانی میزبان کروسیدولیت (نوعی هورنبلند است که با رنگهای آبی متمایل به خاکستری یا آبی متمایل به سبز یافت میشود) است.
پدیده ایریسنس در سطح آن به خوبی مشهود است. در مقابل اسیدها حساس است. نگینهای تراشیده شده به فرم کابوشن پدیده شاتویانسی نشان میدهند.
کوارتز چشم ببری
.از جایگزین شدن آزبست کروسیدولیت به جای کوارتز در کوارتز چشم بازی ایجاد میشود و دارای بافت رشته مانند است
وجود ناخالصی هیدروکسید آهن قهوهای سبب ایجاد رنگ طلایی تا زرد میشود. سطوح شکسته آن دارای پدیده چشم گربهای و جلای ابریشمی میباشد
.اسیدها بر روی سطوح نگینهای تراش خورده کابوشن پدیده شاتویانسی ایجاد میکنند
برمه، غرب استرالیا، آفریقای جنوبی، کالیفرنیا و هندوستان معادنی از این کانی زینتی را در خود جای دادهاند.
چشم گربهای
این نوع کواتز به رنگهای خاکستری مایل به قهوهای، سبز و سبز مایل به زرد وجود دارد و در تودههای نیمه شفاف به صورت رگهای در طبیعت یافت میشود.
این کوارتز تودههایی با کریستالهای بههم فشرده و ریز است که با محتویاتی از کریستالهای درشت رشته مانند هورنبلند آراسته شده است.
نوع مرغوب این کانی که از رشتههای ظریفتر تشکیل شده به تورمالین چشم گربهای شباهت دارد. کریزوبریل چشم گربهای به کوارتز چشم گربهای بسیار شباهت دارد.
اسید بر این کوارتز اثر تخریبی میگذارد. این کانی را میتوان رنگ کرد و به صورتهای مختلف ارائه نمود و اغلب به فرم کابوشن تراش داده میشود.
در سری لانکا، هند و برزیل معادنی از این کانی وجود دارد.
ب) دسته کریپتو کریستالین
انواع الیافی
کرنلیان
کرنلیان به دلیل تشابه رنگ آن با رنگ دانه گیلاس کرنل، این نام را گرفته است
کرنلیان کلسدونی در انواع قرمز گوشتی تا قهوهای مایل به قرمز دیده میشود. بهترین نوع کرنلیان سنگی است که رنگ داخل آن قرمز آتشی باشد و یا نوعی که در هنگام نگاه کردن از داخل آن به صورت رنگ قرمز خونی به نظر آید و سطح رویی آن قرمز سیاه باشد
رنگ اولیه قهوهای این کانی در نتیجه ماندن زیر نور آفتاب به رنگ قرمز تبدیل میشود. اغلب کرنلیانهای موجود در بازار، عقیقهای برزیلی و اوروگوئهای میباشند که توسط محلول نیترات فریک رنگ شدهاند
در این عقیقهای رنگ شده در برابر نور آفتاب خطوط نوار مانندی دیده میشود، اما کرنلیانهای طبیعی رنگ بهصورت ابر مانند در تمام سطح پراکنده است. سایر خواص و مشخصات کارنلیان با کلسدونی مشابه میباشد
سارد
سارد کلسدونی به رنگ قهوهای تا قرمز قهوهای است که مرز مشترک آنها به صورت تدریجی است. توزیع رنگ آن یکنواخت به صورت ابری یا لکهای است.
بهترین نوع رنگ سارد نوعی است که وقتی از داخل آن نگاه میکنیم دارای قرمز زیبایی باشد و اگر از روی آن نگاه کنیم یک رنگ قهوهای و با یک خط نارنجی رنگ دیده شود.
این رنگ قرمز در هر دو کانی مربوط به اکسید آهن موجود در ترکیبات آنها و رنگ قهوهای به خاطر هیدروکسید آهن میباشد. بدیهی است که عمق رنگ بستگی به مقدار آهن موجود در سنگ دارد زیرا آهن هیدروکسیدی در برابر حرارت به اکسید آهن تبدیل میگردد. یعنی بدین ترتیب که با حرارت دادن میتوان رنگ قهوهای آن را که نامطلوب است از بین برده و به اکسید آهن قرمز که زیباتر است تبدیل کرد که البته در طبیعت نیز به همین ترتیب میباشد.
سارد و کارنلیان تفاوت چندانی با هم ندارند ولی سارد اغلب تیرهتر از کارنلیان است.
کلسدونی
کلسدونی اشاره به نام شهری قدیمی در سواحل بوسفور دارد. این کانی جلای مومی شکل و کدر دارد و شامل انواع مختلف اکسید سیلیسیم با کریستالهای میکروسکپی میباشد.
برخی یشم سبز دانه درشت را متعلق به این دستهبندی نمیدانند. کلسدونی از انواع رشته مانند این گروه است. بافت رشته مانند میکروسکپی کلسدونی موازی یا عمود بر سطح خارجی توده آن است، در حالیکه تجمع کلسدونی به شکل ستون چکنده (استالاکتیت) در غارها و یا مثل دانههای انگور و یا به شکل قلوهای یافت میشود.
به خاطر وجود خلل و فرج فراوان در توده کلسدونی میتوان رنگ آن را با مواد رنگین تغییر داد. توده کلسدونی استخراج شده از معادن بافت لایه لایه ندارد اما امروزه عقیقهای مصنوعی آبی رنگی به بازار عرضه میشوند که بافتی از لایههای موازی دارند.
این کانی به فرم کابوشن تراش میخورد.
کریزوپریز
پراز کلمه یونانی به نام تره فرنگی است. این کانی گرانبهاترین و کمیابترین نوع از گروه کلسدونی میباشد. رشتههای تشکیل شده از بلورهای کوارتز میکروسکپی در آن به صورت شعاعی قرار گرفتهاند. تراکم دانههای آبدار سیلیکات نیکل در بین الیاف آن عامل رنگ کریزوپریز میباشد.
با مشاهده تکههای بزرگ شکسته شده از این کانی میتوان دریافت که در داخل این توده فشرده خلل و فرج فراوانی وجود دارد که به رنگهای مختلفی درآمدهاند. این کانی ممکن است در برابر حرارت و نور آفتاب یا در اثر از دست دادن آب سیلیکاتی رنگ خود را از دست دهد و بیرنگ شود که با قرار دادن دوباره آن در معرض رطوبت به حالت اولیه خود بازمیگردد.
این کانی به صورت حفرههای کوچک پر شده و یا گرههایی در سنگهای معدنی نیکلدار و درون شکافهای موجود در سنگ مادر آن یافت میشود.
کریزوپریز ماتریکس تودههای به هم فشرده با رگههایی از کانیهای سفید یا قهوهای است.
یشم سبز، پرنیت، اسمیت زونیت، واریزیت، کلسدونی مصنوعی سبز شباهت بسیاری به کریزوپریز دارند.
تراش کابوشن، تراش غالب این کانی است.
مکان عمده پیدایش آن فرانکن استین است که در یک توده تخریب شده کانسار نیکلی ظاهر شده و تشکیل میگردد.
سنگ مادر آن گابرو (یک سنگ آذرین عمیق فقیر از سیلیس که فقط دارای مقدار کمی نیکل میباشد) است. از آنجا در بلور لایه سرپانتین، تبدیل و تحت آنها ترکیب نیکلدار به همراه آورده شده است، سپس در سطح زمین به توده تخریبی خاکی (مارن) تجزیه شده و کلسدونی و کریزوپریز در شیارها و شکافهای بیرونی تجمع پیدا می کنند.
کوئیزلند استرالیا، برزیل، هندوستان، جمهوری مالاگاسکی، آفریقای جنوبی، ایالات متحده، روسیه معادنی از این کانی را در خود جای دادهاند.
اونیکس
این کانی نوعی کلسدونی با نوارهای موازی مشکی سفید است.
اونیکس با رنگ قرمز و سیاه وجود دارد. نوع سیاه یکدست محبوبیت و ارزش ببیشتری دارد.
پلاسما
پلاسما یا یشم سبز رنگ، نوعی آگرگات دانهای و رشتهای از کوارتز است. رنگ سبز آن توسط گلاکونیت، آزبست و آمفیبول ایجاد شده است.
انواع دانهای
چرت
فلینت
چرت و فلینت جزو گونههای گوهری به شمار نمیروند.
ژاسپر
نوعی کوارتز که بهصورت دانههای ظریف و رشتههای باریک میباشد. چنانچه داخل دانههای کوارتز مواد کافی انباشته شوند امکان پیدایش رنگهای مختلف برای آن زیاد است.
گروه ژاسپر به رنگهای قرمز، قهوهای، زرد و سبز وجود دارد که رنگ قرمز از ارزش بیشتری برخوردار است.
ژاسپر در شکافها، درزها، توفهای آتشفشانی و آهنی سیلیسی و خاکهای رسی یافت میشود.
هلیوتروپ
هلیوتروپ نوعی کلسدونی مات به رنگ سبز سیر است که به دلیل لکههای قرمز رنگ روی آن، به سنگ خونی نیز معروف است.
جالب است بدانید گاهی اوقات این کانی بافت دانهای دارد و گاهی ورقههای مرمیکولیت در آن انباشته شده است و گاهی نیز همراه با خاک سبز است.
عقیق (آگات)
نام این کانی برگرفته از نام رودخانه Achates در شبه جزیره سیسیل میباشد. عقیق سنگی نیمه قیمتی از خانواده کانی کوارتز میباشد.
این سنگ از گونههای نیمه شفاف و مات و از لایههای کلسدونی است. این لایهها ممکن است هر یک به رنگی یا حتی همرنگ باشند و یا به تناوب لایههایی از اپال در بین آنها وجود داشته باشد.
رنگ عقیق بسته به عناصر همراه آن در انواع مختلف سفید، سبز، آبی، قرمز، مشکی و… دیده میشود.
کاربرد کوارتز
خاصیت الکتریکی کوارتز خالص و فاقد دوقلویی، سبب شده است در صنعت و تکنیک اهمیت ویژهای پیدا کند.
با اعمال فشار، بار الکتریکی مثبت و منفی در آن ایجاد می شود که در مقابل هم قرار میگیرند. بعد از به اتمام رسیدن فشار، جای مثبت و منفی عوض میشود. زمانیکه کوارتز در یک میدان متناوب الکتریکی قرار گیرد با جریان داخلی عکس العمل نشان میدهد و شروع به لرزش و ارتعاش میکند. در نتیجه این ارتعاشات، فرکانس بالا و ثابتی بهوجود میآید که از چنین خاصیتی در الکتروتکنیک و رادیو تکنیک استفاده میشود.