الكوارتز ، وهو معدن موزع على نطاق واسع للعديد من الأصناف التي تتكون في المقام الأول من السيليكا ، أو ثاني أكسيد السيليكون (SiO 2). قد توجد شوائب ثانوية مثل الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم والتيتانيوم. اجتذب الكوارتز الانتباه منذ وقت مبكر. عرفت الإغريق بلورات صافية للماء باسم krystallos - ومن هنا أطلق اسم بلورة ، أو بلورة صخرية أكثر شيوعًا ، على هذا الصنف. اسم الكوارتز هو كلمة ألمانية قديمة ذات أصل غير مؤكد استخدمها جورجيوس أجريكولا لأول مرة في عام 1530.
معادن السيليكا: كوارتز
يحدث الكوارتز في العديد من الأصناف في جميع أنواع الصخور النارية والرسوبية والمتحولة تقريبًا. كما تم العثور عليها
يتبع علاج قصير من الكوارتز. للعلاج الكامل ، انظر معدن السيليكا.
الكوارتز له أهمية اقتصادية كبيرة. العديد من الأصناف هي الأحجار الكريمة ، بما في ذلك الجمشت والسترين والكوارتز المدخن وكوارتز الورد. الحجر الرملي ، المكون بشكل رئيسي من الكوارتز ، هو حجر بناء مهم. يتم استخدام كميات كبيرة من رمل الكوارتز (المعروف أيضًا باسم رمل السيليكا) في صناعة الزجاج والسيراميك ولقوالب المسبك في صب المعادن. يستخدم الكوارتز المسحوق كمادة كاشطة في ورق الصنفرة ، ويستخدم رمل السيليكا في السفع الرملي ، ولا يزال الحجر الرملي يستخدم بالكامل لصنع أحجار الشحذ وأحجار الرحى وأحجار الطحن. يستخدم زجاج السيليكا (يسمى أيضًا الكوارتز المصهور) في البصريات لنقل الضوء فوق البنفسجي. الأنابيب وأنواع مختلفة من الكوارتز المنصهر لها تطبيقات مختبرية مهمة ، ويتم استخدام ألياف الكوارتز في أجهزة الوزن الحساسة للغاية.
الكوارتز هو ثاني أكثر المعادن وفرة في قشرة الأرض بعد الفلسبار. يحدث في جميع الصخور النارية المتحولة والمتحولة والرسوبية. وهو معدن أساسي في الصخور الفلسفية الغنية بالسيليكا مثل الجرانيت ، الجرانيوديوريت ، والريوليت. إنه مقاوم للغاية للعوامل الجوية ويميل إلى التركيز في الحجر الرملي والصخور الأخرى. يعمل الكوارتز الثانوي كإسمنت في الصخور الرسوبية من هذا النوع ، مما يشكل فرط نمو في حبيبات القمامة. تتكون أنواع الجريزوفولفين البلورية من السليكا والمعروفة باسم الياقوت والصوان والعقيق والجاسبر من شبكة دقيقة من الكوارتز. تحول الصخور النارية والرواسب التي تحمل الكوارتز يزيد من كمية الكوارتز وحجم الحبوب.
يوجد الكوارتز في شكلين: (1) كوارتز ألفا ، أو منخفض ، وهو مستقر حتى 573 درجة مئوية (1،063 درجة فهرنهايت) ، و (2) بيتا ، أو عالي ، كوارتز ، مستقر فوق 573 درجة مئوية. يرتبط الاثنان ارتباطًا وثيقًا ، مع حركات صغيرة فقط لذراتهما المكونة خلال انتقال ألفا بيتا. هيكل بيتا كوارتز سداسي ، مع مجموعة تناظر يسرى أو يمنى مملوءة بالتساوي في البلورات. هيكل الكوارتز ألفا ثلاثي ، مرة أخرى مع مجموعة تناظر يمنى أو يسرى. في درجة الحرارة الانتقالية ، الإطار رباعي السطوح من التقلبات الكوارتز بيتا ، مما أدى إلى تناظر الكوارتز ألفا. تنتقل الذرات من مواقع مجموعة الفضاء الخاصة إلى مواقع أكثر عمومية. عند درجات حرارة أعلى من 867 درجة مئوية (1،593 درجة فهرنهايت) ، يتغير بيتا-كوارتز إلى ترايدمايت ، لكن التحول بطيء جدًا لأن كسر الروابط يحدث لتشكيل هيكل أكثر انفتاحًا. عند ضغوط عالية جدًا يتحول ألفا كوارتز إلى coesite ، وفي ضغوط أعلى ، stishovite. وقد لوحظت هذه المراحل في حفر الصدم.
الكوارتز هو كهرضغطية: تطور البلورة شحنات إيجابية وسلبية على حواف المنشور البديلة عندما تتعرض للضغط أو التوتر. تتناسب التهم مع تغير الضغط. نظرًا لخصائصها الكهروإجهادية ، يمكن استخدام لوحة الكوارتز كمقياس ضغط ، كما هو الحال في أجهزة السبر العميق.
تمامًا مثلما ينتج عن الضغط والتوتر شحنات متقابلة ، فإن التأثير العكسي هو أن الرسوم العكسية المتناوبة ستؤدي إلى التوسع والانكماش المتناوبين. إن مقطعًا مقطوعًا من بلورة كوارتز ذات اتجاه وأبعاد محددة له تردد طبيعي لهذا التمدد والانكماش (أي الاهتزاز) مرتفع جدًا ، ويقاس بملايين الاهتزازات في الثانية. يتم استخدام ألواح الكوارتز المقطوعة بشكل صحيح للتحكم في الترددات في أجهزة الراديو والتلفزيونات وأجهزة الاتصالات الإلكترونية الأخرى والساعات والساعات التي تتحكم فيها الكريستال.
الصين واليابان وروسيا هي المنتج الرئيسي في العالم للكوارتز. تقوم بلجيكا والبرازيل وبلغاريا وفرنسا وألمانيا وجنوب إفريقيا والمملكة المتحدة أيضًا بتعدين كميات كبيرة من المعادن.
للحصول على الخصائص الفيزيائية التفصيلية ، انظر معدن السيليكا (
الطاولة).
