Кварц

Кварц. Содержание кремнезема— SiО₂ — в земной коре весьма велико; около 60% земной коры сложено из кремнезема. Большая часть его находится в связанном состоянии: входит в состав различных силикатов и алюмосиликатов. Меньшая часть представлена свободным кремнеземом. SiО₃ известен в виде нескольких полиморфных модификаций: кварц (α и β-разности), тридимит, христобалит и др. Наиболее устойчивой и самой обычной разностью кремнезема является кварц. Кварц кристаллизуется в гексагональной системе, в классе λ³, Зλ². В виде отлично образованных, весьма характерных многогранников роста он встречается при разнообразных условиях выделения. Изучение кристаллической формы кварца связано с самыми первыми шагами в области кристаллографического изучения вещества.

Рис.1-3

На рис. 1 представлен наиболее обычный многогранник кварца, несущий самые частые формы: а (1010), р (1011) и z (0111). Следующей по распространению формой является s (1121), имеющаяся на многогранниках, изображенных на рис. 2 и 3. Грани s бывают расположены вправо от граней основного ромбоэдра р (1011) или влево, соответственно чему различаются правые (вращающие вправо плоскость поляризации) и левые (вращающие влево) многогранники кварца — энантиоморфные формы.

Рис. 4-5

Весьма часто присутствующая на плоскостях s штриховатость, идущая параллельно ребру s:р, позволяет легко различать грани ромбоэдра р от граней z. Приведенные кристаллы (рис. 2 и 3) несут еще форму х (5161 ). Часто многогранники роста кварца обнаруживают двойниковое сложение; на рис. 4—6 представлены двойники кварца по различным законам. Кристаллы кварца имеют шестоватый, вытянутый параллельно оси λ³ облик, доходящий порой до сильно удлиненных, даже игольчатых в этом направлении форм. Гораздо реже призма а (1010) выражена узкими площадками,   и еще реже она совсем выпадает, и получается пирамидальный многогранник (рис. 7), типичный для определенных условий образования. Весьма неравномерное развитие различных форм, а также отдельных граней одной и той же простой формы иногда придает кристаллам кварца весьма своеобразный вид. Грани призмы m (1010) обыкновенно несут горизонтальную штриховатость. Эта столь характерная штриховатость отсутствует в кристаллах кварца из некоторых осадочных месторождений. Чаще всего многогранники кварца встречаются не одиночными, а сросшимися в разнообразные друзы (рис. 8), щетки, жеоды, иногда поражающие своей красотой.

Рис.6

Кристаллы кварца в некоторых месторождениях достигают исполинской величины; по вертикальной оси они имеют до метра и больше. Это — настоящие гиганты в мире кристаллов. В минеральном кабинете московского сельскохозяйственного института хранится сросток кристаллов кварца из Мурзинки, екатеринбургского уезда, из которых больший имеет 70 см, но оси λ³. Кристаллы кварца бывают совершенно бесцветны и водянопрозрачны, тогда они носят название горного хрусталя (хрусталь — историческое слово «кристалл»), Bergkrystall, cristal de roche.

Рис. 7

Но кроме бесцветных, встречаются и окрашенные в различные цвета: фиолетовый — аметист, желтый — цитрин, темный — дымчатый кварц, черный — морион и т. д. Окраска эта зависит от присутствия в кварце различных веществ — окислов железа, марганца, титана, органического вещества и др., причем эти красящие вещества как бы растворены в теле кварца (твердый раствор). Если растворенное в теле кварца вещество цветное, то даже при ничтожном содержании оно резко бросается в глаза; иначе обстоит дело, когда растворенное вещество — бесцветно. В некоторых совершенно прозрачных и бесцветных горных хрусталях обнаружено присутствие натрия, лития, что объясняется нахождением в кварце соответственных силикатов. Может быть, заслуживает упоминания то, что совершенно бесцветные горные хрустали, подвергнутые действию излучения радиевых препаратов, делаются бурыми. Искусственно обесцвеченные черные кварцы, аметисты, под действием радиевых препаратов в короткий срок вновь принимают прежнюю окраску. Помимо растворенных в теле кварца веществ, в кристаллах его нередко присутствуют включения других минералов, иногда даже в довольно значительном количестве, причем эти захваченные во время кристаллизации посторонние тела не мешают дальнейшему росту кристаллов кварца. Порой подобные включения придают кварцу особенный, красивый вид, благодаря чему он употребляется для приготовления различных предметов украшения — авантюрин, кошачий глаз, празем и др. Кроме твердых тел, в кварце встречаются включения (см.) жидких и газообразных тел, особенно углекислоты. Ввиду того, что кварц так часто встречается в виде отлично образованных кристаллов, он был объектом самых разнообразных исследований — кристаллографических и физических. С большой подробностью и полнотой изучены оптические свойства кварца, его вращательная способность, оптические аномалии, электрические свойства (пиро- и пьезоэлектричество), магнитные, упругость, сопротивление разрыву, коэффициенты теплового расширения, теплопроводность. Как упоминалось, кремнезем дает различные полиморфные модификации. Обыкновенный кварц (α-кварц, кристаллизующийся в классе λ³.Зλ²) при нагревании до t° 575° переходит в β-кварц, кристаллизующийся в классе λ⁶.6λ², при t° выше 800° переходит в тридимит. Обнаружение кремнезема в определенной модификации может дать указание на температуру среды, в какой шло выделение минерала (Wright а, Larsen, «Quartz as а geological Thermometer», «Amer. Journ. of Sc.», 1909, 27). Издавна известны плотные разности кремнезема — халцедон, агат, яшма, кремень, роговик. Микроскопическое исследование обнаруживает, что они состоят целиком или в большей своей части из окристаллизованного кремнезема, обычно, волокнистого сложения. Оптически различают кварцин, халцедонит, лютецит.

Рис. 8

Как существенная составная часть, кварц встречается в весьма многих изверженных породах, как глубинных, так и поверхностных. Особенно велико содержание его в кислых породах (так называемые породы с общим содержанием SiО₂ больше 65%), как например, гранит. Также велико содержание кварца в гнейсах. Когда эти породы подвергаются изменениям в поверхностных горизонтах земной коры, выветриванию, содержание кварца в них обычно увеличивается, ибо выветривание многих силикатов и алюмосиликатов сопровождается выделением из них кварца (вторичный кварц). Плотная порода, как, например, гранит, при выветривании превращается в рыхлую глинистую массу, содержащую зерна, главным образом, кварца. Если дальнейшим механическим воздействием (текучей водой) глинистая масса будет удалена, на месте останутся кварцевые пески. При позднейшей цементации таких песков минеральными телами, выделившимися из циркулирующих в этих песках вод, они могут превратиться в песчаники. Обычно в водах, циркулирующих в земной коре, имеется кремнезем; содержание последнего значительно увеличивается в горячих водах. На наших глазах происходит выделение из горячих источников кремневой накипи — SiО₂. хН₂О — опалового вещества. Последнее путем постепенной дегидратации переходит в кварц. Среди жильных месторождений — наиболее многочисленны именно кварцевые жилы, т. е. жилы, тело которых состоит  из кварца, большей частью, плотного, но нередко встречающегося и в виде превосходных кристаллов. В подобных кварцевых жилах бывают заключены  самые разнообразные рудные минералы — золото, сернистые тяжелые металлы и мн. др. В большом количестве кварц встречается в осадочных породах. Целые участки земной коры состоят из кварцевых песков, песчаников, кварцитов. Выделение кварца из растворов идет иногда с сохранением наружной формы тех минералов, место которых занимается кварц; получаются многочисленные псевдоморфозы кварца по самым различным минералам.

Я. Самойлов.