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Quarz




Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Zu weiteren Bedeutungen siehe Quartz.
Quarz
Reiner Quarz (Bergkristall)
Allgemeines und Klassifikation
Andere Namen
  • α-Quarz
  • Tiefquarz
Chemische Formel SiO2
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung)
Oxide mit Metall:Sauerstoff = 1:2 (und vergleichbare) – mit kleinen Kationen: Kieselsäure-Familie
System-Nr. nach Strunz
und nach Dana
4.DA.05 (8. Auflage: IV/D.01)
75.01.03.01
Ähnliche Minerale keine
Kristallographische Daten
Kristallsystem trigonal
Kristallklasse; Symbol trigonal-trapezoedrisch; 32
Raumgruppe P3121 (Nr. 152)Vorlage:Raumgruppe/152 und P3221 (Nr. 154)Vorlage:Raumgruppe/154[1]
Gitterparameter a = 4,9124 Å; c = 5,4039 Å[1]
Formeleinheiten Z = 3[1]
Häufige Kristallflächen {1011}, {0111}, {1010}
Zwillingsbildung überwiegend Ergänzungszwillinge
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 7
Dichte (g/cm3) 2,65
Spaltbarkeit keine
Bruch; Tenazität muschelig; spröde
Farbe farblos, weiß, alle Farben möglich
Strichfarbe weiß
Transparenz durchsichtig bis undurchsichtig
Glanz Glasglanz auf Prismenflächen,
Fettglanz auf Bruchflächen
Kristalloptik
Brechungsindizes nω = 1,543
nε = 1,552 (jeweils bei 633 nm)[2]
Doppelbrechung δ = 0,0091
Optischer Charakter positiv
Achsenwinkel 2V = häufiger anomal mit 2vz ~ 0 bis 10°
Pleochroismus fehlt
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten chemisch äußerst reaktionsträge, Reaktion nur mit Flusssäure und Soda-Schmelzen
Besondere Merkmale kann Flüssigkeitseinschlüsse enthalten

Quarz, auch Tiefquarz oder α-Quarz genannt, ist ein Mineral mit der chemischen Zusammensetzung SiO2 und trigonaler Symmetrie. Er ist die auf der Erdoberfläche stabile Form (Modifikation) des Siliciumdioxids und nach den Feldspaten das zweithäufigste Mineral der Erdkruste. Bei einer Temperatur von über 573 °C (unter einem Druck von 1 bar) geht Tiefquarz durch Änderung der Kristallstruktur in Hochquarz über.

Mit einer Mohshärte von 7 gehört Quarz zu den harten Mineralen und dient als Bezugsgröße auf der bis 10 (Diamant) reichenden Skala nach Friedrich Mohs. Er bildet oft gut entwickelte Kristalle von großer Formen- und Farbenvielfalt, deren Kristallflächen Glasglanz aufweisen. Quarz besitzt keine Spaltbarkeit, bricht muschelig wie Glas und zeigt auf den Bruchflächen einen fettigen Glanz.

In der Industrie ist Quarz eines der wichtigsten Minerale und hat gleichermaßen als Baustoff wie als Rohstoff für die Keramik-, Glas- und Zementindustrie weltweite Bedeutung. Quarzkies und gebrochener Quarz sind Rohstoff zur Gewinnung von Silicium.

Darüber hinaus werden Quarz und seine farbigen Varietäten seit alters her als Schmuckstein geschätzt (siehe Verwendung).

Quarzkristalle werden auch künstlich hergestellt: Daraus geschnittene Schwingquarze dienen als Taktgeber in elektronischen Schaltungen und Quarzuhren.

Gelegentlich wird Quarz mit dem Calcit verwechselt, kann jedoch durch seine größere Härte, die niedrigere Doppelbrechung und die Reaktion des Calcits mit verdünnter Salzsäure leicht von diesem unterschieden werden.

Inhaltsverzeichnis

Etymologie und Geschichte


Der Ausdruck ist erstmals in der 1. Hälfte des 14. Jahrhunderts im Ostmitteldeutschen als Fachwort des böhmischen Bergbaus bezeugt (quarz).[3] Zu seiner Herkunft gibt es verschiedene Hypothesen. Nach einer dieser Hypothesen stammt er von mhd. querch (‚Zwerg‘) in Anlehnung an den Aberglauben, dass Berggeister das bergbaulich wertlose Mineral unterschöben, nachdem sie ein an gleicher Stelle ursprünglich vorhandenes wertvolles Erz „geraubt“ hätten[3] (vgl. auch die Etymologie von Kobalt). Eine andere Hypothese besagt, dass Quarz von kwardy, einem Ausdruck aus einem polnischen Dialekt, stammt, welches der tschechischen Vokabel tvrdý (‚hart‘) entspricht.[4] Einer Hypothese von Sergei Iwanowitsch Tomkeieff aus dem Jahr 1942 zufolge soll das Wort eine Zusammenziehung des sächsischen Bergmannsausdruckes „Querklufterz“ sein.[5] Tomkeieff setzt dabei die Form quertz, querz als Grundform voraus, die sich in Schriften aus dem 16. Jahrhundert wie Ein nützlich Bergbüchlin[6] und Agricolas De re metallica mit Bezug auf den Sprachgebrauch sächsischer Bergleute findet. Allerdings werden schon in dem 1889 erschienenen siebenten Band des Grimmschen Wörterbuchs ähnliche, seit dem 16. Jahrhundert existierende Herleitungen, die von einer Zusammenziehung aus quaterz, quaderz (‚böses Erz‘) oder aus gewarz, gewärze (Sammelbegriff zu Warze) ausgehen, als „spielende versuche, den ursprung des wortes zu ergründen“ bezeichnet.[7]

Quarz hat sich als Mineralbezeichnung international durchgesetzt, mit leichten, sprachspezifischen Abwandlungen wie beispielsweise quartz im Englischen[4] und Französischen, kvarts im Schwedischen, quarzo im Italienischen oder кварц (kwarz) im Russischen.

Klassifikation


Nach der 8. und 9. Auflage der Strunz’schen Systematik der Minerale gehört Quarz aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung zur Mineralklasse der Oxide mit einem Metall-Sauerstoff-Verhältnis von 1:2.

In der 8. Auflage der Mineralsystematik ist er zudem Namensgeber für eine Gruppe chemisch ähnlicher oder gleicher Minerale, der Quarzgruppe, deren weitere Mitglieder Coesit, Cristobalit, Melanophlogit, Mogánit, Opal, Stishovit und Tridymit sind.

Die 9. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz untergliedert die Oxide allerdings feiner. Quarz sowie die ihm verwandten Minerale Beta-Quarz (Existenz bisher nur als Synthese bekannt) Coesit, Cristobalit, Melanophlogit, Mogánit, Seifertit, Opal, Stishovit und Tridymit werden nun der Unterabteilung (Chemische Verbindungen) Mit kleinen Kationen: Kieselsäure-Familie zugerechnet. Das in der Systematik ebenfalls mit aufgeführte Lechatelierit (Kieselglas) hat allerdings nach wie vor einen fraglichen Mineralstatus und ist daher von der International Mineralogical Association (IMA) auch nicht als eigenständiges Mineral anerkannt.

Die Systematik von James Dana ordnet die Minerale nach ihrer Kristallstruktur. Im Quarz ist Silicium tetraedrisch von vier Sauerstoffatomen umgeben. Diese SiO4-Tetraeder sind über ihre Ecken zu einem dreidimensionalen Gerüst verknüpft, und Quarz wird daher in der Systematik von Dana den Gerüstsilikaten zugeordnet.

Chemismus


Quarz ist eine sehr reine Verbindung und baut andere Elemente nur in Spuren ins Kristallgitter ein. Natürliche Quarze können zwischen 13 und 15.000 ppm (meist aber nur einige 100 ppm) Al3+, zwischen 9 und 1400 ppm Na+, zwischen 3 und 300 ppm K+, sowie geringere Mengen an Fe3+, Ti4+, P5+, H+ und Li+ enthalten.

Der Einbau dieser Ionen erfolgt zumeist über einen gekoppelten Ersatz (Substitution) eines Si4+-Ions durch ein dreiwertiges und ein einwertiges Ion, so etwa Al3+ und Na+. Die Fremdionen werden sowohl auf den Si-Positionen im Gitter eingebaut wie auch auf ansonsten leeren Zwischengitterplätzen. Neben dem Einschluss von Fremdmineralen ist der Einbau von Metallionen, teils im Zusammenspiel mit ionisierender Strahlung, verantwortlich für die verschiedenen Farben der Quarzvarietäten.

Kristallstruktur


Tiefquarz ist trigonal-trapezoedrisch (Kristallklasse 32) und kristallisiert in den enantiomorphen Raumgruppen P3121 (Nr. 152)Vorlage:Raumgruppe/152 und P3221 (Nr. 154)Vorlage:Raumgruppe/154. Die Maße der Elementarzelle sind a1 = a2 = 4,9124 Å und c = 5,4039 Å. Eine Elementarzelle enthält drei Formeleinheiten SiO2. Silicium (Si) und Sauerstoff (O) besetzen kristallographisch unterscheidbare Atompositionen:[1]

Jedes Sauerstoffion ist von zwei Siliciumionen im Abstand von 1,6054 Å und 1,6109 Å umgeben und sechs Sauerstoffionen im Abstand von ca. 2,62 Å. Die Si-O-Bindungen haben einen großen kovalenten Anteil, was die Ursache für die große Härte von Quarz ist. Der Si-O-Si-Bindungswinkel beträgt 143,61°. Entsprechend ist jedes Siliciumion tetraedrisch von vier Sauerstoffionen umgeben, zwei im Abstand von 1,6054 Å und zwei im Abstand von 1,6109 Å.

SiO2-Gerüst: Die SiO4-Tetraeder sind untereinander über die Tetraederecken verknüpft, jeder Tetraeder mit vier benachbarten Tetraedern. In Richtung der c-Achse sind sie zu Paaren von spiralförmigen Ketten verknüpft. Diese SiO4-Tetraederhelixpaare, die untereinander nicht verbunden sind, bilden sechsseitige, offene Kanäle in Richtung der c-Achse.

α-Quarzkristalle der beiden enantiomorphen Raumgruppen unterscheiden sich im Drehsinn der Tetraederschrauben. Linkshändischer α-Quarz kristallisiert in der Raumgruppe P3121 (Nr. 152)Vorlage:Raumgruppe/152 und die Tetraederschrauben winden sich im Uhrzeigersinn um die c-Achse dem Betrachter entgegen, wenn man von oben auf die c-Achse schaut. Entsprechend winden sich die Tetraederschrauben des rechtshändigen α-Quarzes (Raumgruppe P3221 (Nr. 154)Vorlage:Raumgruppe/154) entgegen dem Uhrzeigersinn dem Betrachter entgegen. Die spiralförmigen Tetraederketten sind mit sechs benachbarten Tetraederspiralen so verknüpft, dass jeder SiO4-Tetraeder zu zwei benachbarten Tetraederketten gehört und an zwei der sechsseitigen Kanäle grenzt.

Quarz ist nur bei niedriger Temperatur in der trigonalen α-Quarz-Phase stabil. Bei 573 °C findet eine Phasenumwandlung in die hexagonale β-Quarz-Phase statt. Die höhere Symmetrie des β-Quarzes führt unter anderem zum Verlust der piezoelektrischen Eigenschaften. Den Übergang von der β-Quarz-Phase zum α-Quarz kann man sich leicht vereinfacht durch Kippen robuster Tetraeder um die <100>-Achse veranschaulichen. Die Kipprichtung entscheidet über die Orientierung des α-Quarzes.

Eigenschaften


Morphologie

Gut ausgebildete Kristalle sind verbreitet und ihre Form kann je nach Wachstumsbedingungen recht unterschiedlich sein. Die nebenstehende Abbildung illustriert die typische prismatische Kristallform von Linksquarz und wie sich diese Form aus den Grundkörpern der trigonal-trapezoedrischen Klasse (Klasse 32) zusammensetzt. Die in Klammern gesetzten Zahlen im Text und auf der Abbildung sind die Millerschen Indizes. Sie werden in der Kristallographie für die Bezeichnung von Kristallflächen verwendet. Indizes von Kristallflächen werden in runde Klammern gesetzt, Indizes von einer Flächengruppe, die einen Grundkörper bilden, in geschweifte Klammern und Indizes von Richtungen (Kristallachsen) in eckige Klammern.

Dominiert wird die Kristallform vom hexagonalen Prisma I. Stellung ({1010}). Die Prismenflächen liegen parallel zur kristallographischen c-Achse. Begrenzt wird das Prisma an den Enden vom positiven und negativen Rhomboeder ({1011} und {0111}), wobei das positive Hauptrhomboeder mit größeren Flächen auftritt.

Untergeordnet, d. h. kleiner ausgebildet, treten verschiedene trigonale Trapezoeder, meist {5161}, und trigonale Bipyramiden, meist {1121}, auf. Von diesen Polyedern gibt es in der Kristallklasse 32 jeweils zwei enantiomorphe (linke und rechte), ansonsten aber identische Formen. An einem unverzwillingten Quarzkristall treten entweder nur rechte oder nur linke Trapezoeder und Bipyramiden auf, am Linksquarz (Raumgruppe P3121 (Nr. 152)Vorlage:Raumgruppe/152) linke Formen und am Rechtsquarz (Raumgruppe P3221 (Nr. 154)Vorlage:Raumgruppe/154) rechte Formen. Unterschieden werden können Rechts- und Linksquarze anhand der Anordnung der Trapezoeder- und Bipyramidenflächen. Beim Linksquarz treten diese links von den Hauptrhomboederflächen {1011} auf und beim Rechtsquarz rechts von den Hauptrhomboederflächen.

Kristall- und Wachstumsformen

Für auffällige Wachstumsformen von Quarz haben sich eigene Namen etabliert:

Weitere Namen sind für bestimmte Verwachsungen mehrerer Kristalle gebräuchlich:

Kristallzwillinge

Die beiden chiralen Formen des Quarzes, Rechtsquarz und Linksquarz, treten zuweilen auch orientiert miteinander verwachsen auf.

Piezoelektrizität

Quarz zeigt einen starken piezoelektrischen Effekt senkrecht zur Prismenachse entlang der a-Achsen. Auf Druck oder Zug reagiert ein Quarzkristall mit einer elektrischen Polarisierung entlang der Kraftrichtung. Umgekehrt führt das Anlegen einer elektrischen Gleichspannung zu einer Dehnung oder Stauchung des Kristalls. Wird eine Wechselspannung mit geeigneter Frequenz angelegt, so kann der Kristall zu Resonanzschwingungen angeregt werden. Die Resonanzfrequenz ist dabei von der Geometrie (Form und Größe) des Kristalls abhängig. Aufgrund der Regelmäßigkeit und Genauigkeit dieser Schwingungen werden Schwingquarze in Quarzoszillatoren als Zeitbasis und Taktgeber für elektronische Schaltungen eingesetzt, zum Beispiel in Uhren, Computern, Geräten der Digitaltechnik und der Funktechnik.

Optische Aktivität

Durch die Kristallisation des Quarzes in einer enantiomorphen Struktur wird die Schwingungsebene des Lichtes, das einen Tiefquarz in Richtung der c-Achse durchquert, gedreht. Die Angabe exakter Messergebnisse dieser Drehung erweist sich als schwierig, da Messergebnisse aufgrund verschiedener Störfaktoren wie unerkannter Verzwillingungen von Rechts- und Linksquarz oder kleinster Verunreinigungen stark streuen. Zusätzlich erschweren Fertigungstoleranzen die Herstellung exakt orientierter Quarzschnitte. Weiterhin ist die Stärke der Drehung der Schwingungsebene des Lichtes abhängig von der Wellenlänge des Lichtes (Beispiel: Natrium-D-Linie: 589,3 nm, Grünfilter für Quecksilberdampflampen: 546 nm). So schwankt die Angabe des optischen Drehvermögens bei Quarz je nach Quelle und Wellenlänge zwischen 21 und 28 °/mm. Andererseits eignet sich bearbeiteter Quarz in Form von Quarzplatten hervorragend zur Überprüfung von Polarimetern.

Bildung und Fundorte


Quarz ist ein sehr häufiges Mineral und in zahlreichen Vertretern aller drei Gesteinsklassen zu finden.

So kristallisiert er bei der Abkühlung SiO2-reicher Schmelzen und ist primärer Bestandteil von SiO2-reichen Plutoniten (Quarzreiche Granitoide, Granite, Granodiorite, Tonalite, Quarz-Syenite, Quarz-Monzonite, Quarz-Diorite) sowie der entsprechenden Vulkanite (Rhyolithe, Dacite, Andesite, Quarz-Trachyte, Quarz-Latite). Die Quarzgehalte dieser Gesteine sind eines der Hauptkriterien für ihre Klassifikation nach dem Streckeisendiagramm.

Quarz ist auch in vielen metamorphen Gesteinen enthalten (z. B. in Hornfelsen, Phylliten und Gneisen). Dort ist er entweder vom Ausgangsgestein ererbt oder er wird über zahllose Mineralreaktionen während der Gesteinsmetamorphose gebildet. So markiert zum Beispiel die Reaktion von Chloritoid und Alumosilikat zu Staurolith und Quarz die Grenze zwischen Grünschieferfazies und Amphibolithfazies bei Metapeliten.

Wegen seiner Verwitterungsbeständigkeit ist Quarz überdies ein häufiger Konstituent feinkörniger (aber nicht der feinkörnigsten) klastischer Sedimentgesteine (in erster Linie zu nennen: Sandsteine) sowie von Böden, die sich auf einem quarzreichen Gestein entwickelt haben.

Gut ausgebildete Quarzkristalle mit Sammlerwert entstehen hingegen bevorzugt in Klüften, hydrothermalen Gängen (als sogenannte Gangart) und als Auskleidung natürlicher Höhlungen, sogenannter Geoden.

Modifikationen


Quarz ist die auf der Erdoberfläche stabile Form (Modifikation) des kristallinen Siliciumdioxids. Zahlreiche weitere Modifikationen treten bei höheren Drücken und Temperaturen auf. Einige können metastabil an der Erdoberfläche erhalten bleiben.

Bei niedrigen Temperaturen (70–200 °C) kristallisiert aus SiO2-Gel ein Gemisch aus Quarz und Mogánit, einem charakteristischen Bestandteil von Quarzin und Chalcedon.

Bei Temperaturen oberhalb von 573 °C (bei 1013,2 hPa) wandelt sich Quarz in Hochquarz um. Die Phasenumwandlung erfolgt sehr schnell, und Hochquarz bleibt auch bei rascher Abkühlung nie metastabil erhalten. Zwar finden sich in einigen Magmatiten Quarzkristalle mit der Kristallform von Hochquarz (Paramorphose), strukturell handelt es sich jedoch um Quarz.

Bei höheren Temperaturen wandelt sich Hochquarz erst in Tridymit um (ab 867 °C), dann in Cristobalit um (ab 1470 °C). Cristobalit schmilzt bei 1727 °C (Temperaturen jeweils bezogen auf 1013,2 hPa).

Die Umwandlungstemperaturen sind abhängig vom Druck. Allgemein nehmen sie mit steigenden Drücken zu.

Bei hohem Druck, wie er im Erdmantel herrscht oder bei Meteoriteneinschlägen auftritt, bilden sich besonders dichte SiO2-Phasen. Ab 2 GPa bildet sich Coesit (3,01 g/cm³), ab 7,5 GPa Stishovit (4,3 g/cm³) und ab ca. 78 GPa Seifertit (4,12 g/cm³).

Varietäten


Reiner Quarz ist vollkommen transparent und farblos und wird, wenn er gut ausgebildete Kristalle entwickelt, als Bergkristall bezeichnet. Quarze sind meist durch mikroskopische Einschlüsse von Flüssigkeiten und Gasen milchig trüb (Milchquarz) und erscheinen im Gestein eingewachsen grau. Unter der Bezeichnung Rheinkiesel sind zudem durchsichtige bis milchig trübe Rollstücke aus Bergkristall bekannt, die vorwiegend aus dem Alpenraum stammen und im Rheinkies gefunden werden.[8]

Durch den Einbau färbender Ionen (im Allgemeinen Fe3+ oder Fe2+), Einschluss farbiger Minerale oder Einwirkung von ionisierender Strahlung können Quarze unterschiedlich gefärbt sein. Anhand der Farbe und deren Ursache werden folgende Varietäten unterschieden:

Farbvarianten durch Fremdionen oder Bestrahlung

Farbvarianten durch Einschlüsse

Mikrokristallines SiO2

Unter mikrokristallinem Quarz versteht man massige Aggregate von sehr feinkristallinem Quarz mit Kristallgrößen im Mikrometerbereich. Hier unterscheidet man drei Formen:

Amethystquarz ist eine undurchsichtige, gebänderte Verwachsung von Amethyst und Milchquarz.

Alle Formen von mikrokristallinem Quarz weisen eine große Dichte an Gitterbaufehlern und Verzwillingungen auf.

Hornstein und Flint (Feuerstein) sind Verwachsungen von mikrokristallinem Quarz mit Mogánit in einem regellosen, granularen Gefüge. Hierbei handelt es sich strenggenommen nicht um Minerale und Mineralvarietäten, sondern um Gesteine, die auch unter dem Oberbegriff Chert zusammengefasst werden. Hierunter werden bisweilen auch Chalcedon und seine Erscheinungsformen sowie amorphes SiO2 (Opal) subsumiert.

Andere Varietäten und Handelsnamen

Der oft im Handel zu findende Aqua Aura ist keine Varietät, sondern meistens Bergkristall (oder ein anderer Quarz), der mit Metall (vorwiegend Gold) bedampft wurde. Resultat ist ein transparenter, blau gefärbter Kristall, zum Teil mit vielfarbigem Schimmer.

Brasilit ist dagegen die Handelsbezeichnung für eine durch Brennen grünlich-gelb bis blassgelb gefärbten Quarz. Im Safiental (Graubünden, Schweiz) wurden die weltweit ersten Funde des Mantelquarzes gefunden, dessen Spitze ein wenig im Prisma versenkt ist.

Verwendung


Ur- und Frühgeschichte

Quarz besitzt eine relativ große Härte und die Eigenschaft, bei kurzzeitiger starker mechanischer Beanspruchung scharfkantig zu brechen. Daher wurde dieses Mineral in seinen verschiedenen Erscheinungsformen, einschließlich Hornfels, Quarzit und insbesondere Flint, schon in der Altsteinzeit von den Vertretern der Gattung Mensch als Rohstoff für vielerlei Werkzeuge und Waffen verwendet. Obwohl er schwieriger zu bearbeiten ist als Flint, dominieren in einzelnen Fundstätten Steinartefakte aus makrokristallinem Quarz (Gangquarz, sogar Bergkristall) sofern dieser in unmittelbarer Nähe verfügbar ist, speziell in Afrika südlich der Sahara.[13][14][15]

Bevorzugt unbearbeitete Quarzitknollen oder rohes Felsgestein wurden als Schlagsteine zur Steinbearbeitung verwendet. Größere Brocken aus makrokristallinem Quarz wurden zudem als Kochsteine bevorzugt, da sie infolge rascher Temperaturwechsel weniger leicht platzen können.[16]

Als Rohstoff

Als Material

Quarz und Quarzglas reagieren nur mit wenigen Chemikalien. Flusssäure ist die einzige Säure, die Quarz aufzulösen vermag, dabei bilden sich Siliciumtetrafluorid beziehungsweise Hexafluorokieselsäure. Diese Eigenschaft ist förderlich für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten:

Nutzung der piezoelektrischen Eigenschaften

Künstlich gezogene Quarz-Einkristalle werden u. a. für piezoelektrische Anwendungen eingesetzt. Die piezoelektrischen Eigenschaften des Quarzes werden bei Schwingquarzen ausgenutzt, die bei geeigneter Erregung durch eine elektrische Spannung mit einer festen Frequenz mechanisch schwingen. Der Bau sehr genau gehender Quarzuhren wurde so möglich. Heute finden sich in praktisch allen elektronischen Geräten Schwingquarze als Taktgeber. Daneben ist Quarz auch geeignet für Druckmessungen, in der Hochfrequenztechnik sowie als akustooptischer Güteschalter in Lasern.

Die beiden chiralen Formen des Quarzes, Rechtsquarz und Linksquarz, zeigen einen gegensätzlichen piezoelektrischen Effekt. In solchen Zwillingen heben sich daher die piezoelektrischen Effekte im Gesamtkristall auf, weshalb sie für piezoelektrische Anwendungen unbrauchbar sind und gegenüber synthetischen Quarzen seltener eingesetzt werden. Für technische Anwendungen werden die Zwillinge häufig parallel zur (01-1)-Ebene (AT-Schnitt) oder (023)-Ebene (BT-Schnitt) geschnitten, da der piezoelektrische Effekt senkrecht zu diesen Ebenen nahezu unabhängig von der Temperatur ist.

Als Schmuckstein

Quarzvarietäten wie der Achat, der violette Amethyst, der zitronengelbe Citrin, der blutrote Jaspis oder der schwarz-weiß gestreifte Onyx werden wegen der großen Härte und der guten Schneid- und Polierbarkeit des Minerals in der Schmuckindustrie zu Schmucksteinen verarbeitet.

Quarz und Fossilisierung


Dringt kieselsäurereiches Grundwasser in das Gewebe abgestorbener holziger Pflanzen ein, so können diese durch das Auskristallisieren von mikrokristallinem Quarz (Si(OH)4 → SiO2 + 2 H2O) fossilisieren, wobei das holzige Gewebe zwar durch Quarz ersetzt wird, die ursprüngliche Zellstruktur jedoch oft erhalten bleibt. Paläobotaniker können daraus heute zum Beispiel Schlüsse zu den einstigen Wachstumsbedingungen der Pflanze ziehen. Bekannt sind auch versteinerte Araukarien-Zapfen aus Patagonien.

Verkieselungen gibt es auch von Tieren. Dabei wird oft ein vormals aus Calciumcarbonat (CaCO3) bestehendes Außenskelett bzw. Gehäuse durch mikrokristallinen Quarz ersetzt. Bekannt sind beispielsweise verkieselte Korallen aus dem Miozän von Florida[17][18] und der Trias von British Columbia und Alaska,[19] opaleszierende Schnecken, Muscheln und Wirbeltierreste aus der Unterkreide des Lightning Ridge in Australien[20] sowie verkieselte Schnecken vom Dekkan-Trapp (Oberkreide) in Indien. Wenn das Gehäuseinnere dieser Schnecken nach der weitgehenden Zersetzung der Weichteile nicht vollständig mit Sediment verfüllt worden war, können darin auch achatartige Drusen ausgebildet sein.

Gesundheitsschädigung


Beim Abbau und der Verarbeitung von Quarz kann Quarzfeinstaub entstehen, der, über Monate oder Jahre hinweg täglich eingeatmet, zu der unter Bergleuten gefürchteten Silikose und im Extremfall sogar zu Lungenkrebs führen kann.[21]

Jedoch kommt es beim Schleifen der Edelsteine kaum zur Staubbildung, weil der Schleifvorgang immer mit einem Überschuss an Wasser, Emulsion, Petroleum oder einem speziellen Schleiföl ausreichend gekühlt und der Staub gebunden wird. Ein Trockenschliff würde auch die meisten Edelsteine beschädigen oder zerstören.

Esoterik


In der Esoterik gilt reiner Quarz (Bergkristall) als Heilstein, der vor schädlichen Strahlen bewahren, Kopfschmerzen und verschiedene Entzündungen lindern, Leber und Niere reinigen und die Durchblutung (Krampfadern) stärken soll.[22]

Quarz in der Varietät Bergkristall ist dem Tierkreiszeichen Löwe und in der Varietät Quarz-Katzenauge dem Steinbock zugeordnet. Alternativ kann Quarz beziehungsweise Bergkristall aber auch den Tierkreiszeichen Stier, Zwillinge oder Schütze zugeordnet sein. Als „Monatsstein“ steht Bergkristall für den April und als „Planetenstein“ nach Richardson und Huett (1989) neben dem Tigerauge für den Saturn und neben mehreren weiteren Mineralen für den Neptun.[23]

Den verschiedenen Varietäten wie dem gelben Citrin oder dem violetten Amethyst werden zudem überwiegend Eigenschaften zugeschrieben, die sich aus der Mythologie ihrer Farbe ableiten lassen, zum Beispiel gelb für Energie und violett für Spiritualität. In der biologisch-dynamischen Landwirtschaft wird das Präparat Hornkiesel eingesetzt.

Wissenschaftliche Belege für die aufgezählten Wirksamkeiten liegen jedoch nicht vor.

Siehe auch


Literatur


Weblinks


Wiktionary: Quarz – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons: Quartz  – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise


  1. a b c G. Will, M. Bellotto, W. Parrish, M. Hart: Crystal structures of quartz and magnesium germanate by profile analysis of synchrotron-radiation high-resolution powder data. In: Journal of Applied Crystallography. Band 21, Nr. 2, April 1988, S. 182–191, doi:10.1107/S0021889887011567 .
  2. Quarz, kristallin (SiO2). In: korth.de. Korth Kristalle GmbH, abgerufen am 21. Januar 2019.
  3. a b Digitales Wörterbuch der deutschen Sprache: Quarz. In: dwds.de. Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften, abgerufen am 21. Januar 2019.
  4. a b English Oxford Living Dictionaries: quartz. In: en.oxforddictionaries.com. Oxford University Press, abgerufen am 21. Januar 2019.
  5. Sergei Ivanovich Tomkeieff: On the origin of the name ‘quartz’. In: Mineralogical Magazine. Band 26, Nr. 1, 1942, S. 172–178 (englisch, rruff.info [PDF; 351 kB; abgerufen am 21. Januar 2019]).
  6. Item unter den silbergengen sind etliche die yn hāgends und ligends quertz habē [...].“ Ulrich Rülein von Calw: Ein nützlich Bergbüchlin. 4.(?) „Auflage“, Erfurt 1527, S. 32
  7. Quarz im Grimmschen Wörterbuch, Band VII (N, O, P, Q), 1889, Online-Version (Kompetenzzentrum für elektronische Erschließungs- und Publikationsverfahren in den Geisteswissenschaften, Universität Trier)
  8. Rudolf Graubner: Lexikon der Geologie, Minerale und Gesteine. Emil Vollmer Verlag, München 1980, ISBN 3-87876-327-1, S. 323.
  9. Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine. Alle Arten und Varietäten. 1900 Einzelstücke. 16. überarbeitete Auflage. BLV Verlag, München 2014, ISBN 978-3-8354-1171-5, S. 198.
  10. Bernhard Bruder: Geschönte Steine. Das Erkennen von Imitationen und Manipulationen bei Edelsteinen und Mineralien. Neue Erde, Saarbrücken 2005, ISBN 3-89060-079-4, S. 53.
  11. Namenssuche – Handelsnamen und was sie bedeuten. EPI – Institut für Edelsteinprüfung, abgerufen am 21. Januar 2019 (Eingabe von Erdbeerquarz nötig).
  12. William Augustus Ritchie: The Archaeology of New York State. 2. Auflage. Purple Mountain Press, 1997, ISBN 978-0-935796-52-0.
  13. B. Márquez, M. Mosquera, A. Pérez-González, J. L. Arsuaga, E. Baquedano, J. Panera, J. A. Espinosa, J. Gómez: Evidence of a Neanderthal-Made Quartz-Based Technology at Navalmaíllo Rockshelter (Pinilla Del Valle, Madrid Region, Spain). In: Journal of Anthropological Research. Band 69, Nr. 3, 2013, S. 373–395, doi:10.3998/jar.0521004.0069.306 (englisch, ucm.es [PDF; 2,0 MB; abgerufen am 21. Januar 2019]).
  14. Marlize Lombard: Quartz-tipped arrows older than 60 ka: further use-trace evidence from Sibudu, KwaZulu-Natal, South Africa. In: Journal of Archaeological Science. Band 38, Nr. 8, 2011, S. 1918–1930, doi:10.1016/j.jas.2011.04.001 (englisch).
  15. Killian Driscoll: Understanding quartz technology in early prehistoric Ireland Band= 1. University College Dublin School of Archaeology, 2010, S. 61 (englisch, lithicsireland.ie [PDF; 23,2 MB; abgerufen am 21. Januar 2019] Dissertation).
  16. Joan M. Gero: Summary of experiments to duplicate post-excavational damage to tool edges. In: Lithic Technology. Band 7, Nr. 2, 1978, S. 34, doi:10.1080/01977261.1978.11754439 .
  17. Ernest H. Lund: Chalcedony and Quartz Crystals in Silicified Coral. In: American Mineralogist. Band 45, Nr. 11–12, 1960, S. 1304–1307 (minsocam.org [PDF; 277 kB; abgerufen am 21. Januar 2019]).
  18. Thomas M. Scott: The Lithostratigraphy of the Hawthorn Group (Miocene) of Florida. In: Florida Geological Survey (Hrsg.): Bulletin. Band 59, 1988, ISSN 0271-7832 (englisch, online verfügbar bei George A. Smathers Libraries [abgerufen am 21. Januar 2019]).
  19. Andrew H. Caruthers, George D. Stanley, Jr.: Systematic Analysis of Upper Triassic Silicified Scleractinian Corals from Wrangellia and the Alexander Terrane, Alaska and British Columbia. In: Journal of Paleontology. Band 82, Nr. 3, 2008, S. 470–491, doi:10.1666/06-115.1 , JSTOR:20144216 (online verfügbar bei academia.edu [abgerufen am 21. Januar 2019]).
  20. Opalised fossils – Precious relics from the Age of Dinosaurs. In: australianopalcentre.com. Australian Opal Centre, abgerufen am 21. Januar 2019.
  21. Eberhard Nies: Europa nimmt krebserzeugende Arbeitsstoffe ins Visier. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. Band 76, Nr. 7/8, 2016, ISSN 0949-8036 , S. 265–266 (dguv.de [PDF; 85 kB; abgerufen am 21. Januar 2019]).
  22. Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine. Alle Arten und Varietäten. 1900 Einzelstücke. 16. überarbeitete Auflage. BLV Verlag, München 2014, ISBN 978-3-8354-1171-5, S. 290.
  23. Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine. Alle Arten und Varietäten. 1900 Einzelstücke. 16. überarbeitete Auflage. BLV Verlag, München 2014, ISBN 978-3-8354-1171-5, S. 284–286.



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