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Quarz

 

[Herkunft unsicher, vielleicht zu mittelhochdeutsch querch »Zwerg«] der, -es/-e, englische und französische Schreibung oft Quartz, ein Mineral; die bei Temperaturen unterhalb 870 ºC stabile Form des kristallisierten Siliciumdioxids, SiO₂ (wasserfreie Kieselsäure). Die bis 573 ºC stabile trigonale Modifikation, der Tiefquarz (α-Quarz), oft einfach als Quarz bezeichnet, ist farblos oder mannigfach gefärbt, durchsichtig bis undurchsichtig, mit Glasglanz auf Kristallflächen, Fettglanz auf den muscheligen Bruchflächen; Härte nach Mohs 7, Dichte 2,65 g/cm³; optisch aktiv sowie piezoelektrisch (Schwing-, Oszillator-, Steuerquarz). Bei 573 ºC geht der Tiefquarz durch Gitterumbau reversibel in den hexagonalen Hochquarz (β-Quarz) über (Dichte 2,51 g/cm³). Da die Rückumwandlung bei niedrigen Temperaturen sehr langsam verläuft, gibt die jeweils auftretende Kristallform Aufschluss über die früheren Temperaturverhältnisse am Fundort (geologische Thermometer). - Quarz ist nach den Feldspäten das häufigste Mineral, Gemengteil in magmatischen, metamorphen und Sedimentgesteinen, Hauptbestandteil vieler Gänge und Mineralparagenesen; besonders große Kristalle in Pegmatiten. Infolge seiner Härte und Schwerlöslichkeit ist er angereichert in Sanden und Geröllen. Bei der Diagenese von Sedimenten kann das SiO₂ im Porenwasser gelöst und als Bindemittel, Konkretion u. a. ausgefällt werden. Quarz bildet Pseudomorphosen und ist Versteinerungsmittel (Fossilisation).

 

Das Kristallgitter des Quarzes wird von nahezu regulären Tetraedern gebildet, bei denen ein Si⁴⁺-Ion immer von vier O^2--Ionen umgeben ist, die jeweils zwei Tetraedern gemeinsam angehören. Die Kristallgestalt des Quarzes ist nach Vorkommen und Entstehungsart sehr unterschiedlich: Am gemeinen Quarz (auf Gangdrusen oder in Kalken u. a. eingewachsen) sind nur die beiden meist gleich groß entwickelten Rhomboeder r und z mit dem quer gestreiften (Kombinationsstreifung) Prisma m vorhanden (hexagonaler Habitus). Bergkristalle und Rauchquarze (aus Klüften und Drusen metamorpher Schiefer und Granite) sind flächenreicher und am Auftreten linker (y) und rechter (x) Trapezoederflächen als Links- oder Rechtsquarze zu unterscheiden. Nach Ausbildung der Flächen können bei alpinen Quarzen Maderaner, Tessiner, Dauphinéer Typen unterschieden werden.

 

Unverzwillingte Quarze sind in der Natur selten; von den 18 beim Tiefquarz vorkommenden Zwillingsformen sind am häufigsten: 1) Dauphinéer Zwillinge (alpine, Schweizer Zwillinge): zwei Rechtsquarze oder zwei Linksquarze durchdringen sich so, dass ihre r- und z-Flächen zusammenfallen. Die Zwillinge können nur am Fehlen der Piezoelektrizität erkannt werden; 2) Brasilianer Zwillinge: gegenseitige Durchdringung eines Rechts- und eines Linksquarzes; 3) Japaner Zwillinge: die c-Achsen (Längsachsen) der Zwillingsindividuen bilden einen Winkel von 84º 33'.

 

Besondere Formvarietäten sind: 1) gedrehte oder gewundene Quarze (»Quarzgewindel«), entstanden durch nichtparallele, windschiefe Verwachsung mehrerer linker oder rechter Individuen, 2) Szepterquarz mit längs der c-Achse aufeinander gewachsenen Kristallen unterschiedlichen Durchmessers, 3) Babylonquarz mit treppenartig verjüngtem Kristallprisma, 4) Sternquarz mit radialer Anordnung, 5) Kappenquarz mit deutlichem Zonarbau infolge Wachstumsunterbrechungen, 6) Phantom- oder Gespensterquarz mit Einlagerung von Fremdmaterial zwischen den Wachstumszonen, 7) parallelfaseriger Faserquarz, 8) Skelettquarz mit durch Wachstumsstörungen entstandener unvollständiger Form, 9) Fensterquarz mit bevorzugtem Wachstum der Kristallkanten, 10) doppelendig ausgebildete Kristalle, z. B. Suttroper Quarze.

 

Als Farbvarietäten treten auf: 1) gemeiner Quarz, Gangquarz, Milchquarz, weiß, trüb, 2) farblos klarer Bergkristall, 3) hell- bis dunkelbrauner Rauchquarz, der nach Brennen Gelbfärbung zeigt (Citrin), 4) brauner bis schwarzer Morion, 5) hellgelber Citrin mit seltenem natürlichen Vorkommen, meist durch Brennen aus anderen Quarzen, 6) rosafarbener Rosenquarz, meist in derben Bruchstücken, 7) violetter Amethyst, meist derbstrahlig in Drusen; wird gebrannt als tiefgelber Goldtopas, hellgelber Citrin, bräunlich roter Madeiratopas oder grüner Prasiolith gehandelt, 8) durch Eisenoxide oder -oxidhydrate gelb, braun oder rot gefärbter Eisenkiesel.

 

Von den zahlreichen Einschlussvarietäten des Quarzes sind recht häufig die des Faserquarzes (Falkenauge, Quarzkatzenauge, Tigerauge), weiterhin der Aventurin, der Prasem und der Blau- oder Saphirquarz. Es treten auch Einschlüsse von Gasen und Flüssigkeiten auf. Außer den genannten phanerokristallinen Varietäten werden zum Quarz zuweilen noch mehrere zum Teil kryptokristalline Varietäten gerechnet, u. a. die SiO₂-Hochdruckmodifikationen Cristobalit, Tridymit, Coesit, Stishovit sowie die Chalcedone. Amorph sind Lechatelierit (ein Glas) und Opal.

 

Quarz wird in der Technik sehr vielseitig verwendet; insbesondere bildet Quarzsand einen wichtigen Rohstoff für die Glas- und Keramikindustrie, für die Herstellung feuerfester Steine, von Putz- und Schleifmitteln, Formsand und die Gewinnung von Silicium. Quarzkristalle dienen wegen ihrer optischen und elektrischen Eigenschaften als Bauelemente in der Optik, Elektronik und Nachrichtentechnik (Piezoelektrizität, Schwingquarz). Die hierfür benötigten unverzwillingten Quarze werden heute auch künstlich durch Hydrothermalsynthese hergestellt. Viele Varietäten des Quarzes werden als Schmucksteine verwendet, z. B. Bergkristall, ferner gefärbte Abarten wie Amethyst, Aventurin, Prasem, Rauchquarz und Rosenquarz.

 

Literatur:

 

R. Rykart: Q.-Monographie. Die Eigenheiten von Bergkristall, Rauch-Q., Amethyst u. a. Varietäten (Thun 1989).