Кварц: образование, геология и разновидности
Linas JuozenasПоделиться
Формирование, геология и разновидности
Кварц: история кремнезёма, записанная в кристаллах, песке, жилах и агате
Кварц — кристаллический кремнезём, SiO2, и один из самых устойчивых минералов Земли. Он кристаллизуется из расплавов, растёт из гидротермальных флюидов, сохраняется при выветривании в виде песка, цементирует осадки, заполняет геоды и проявляется в виде агата, яшмы, халцедона, аметиста, дымчатого кварца, розового кварца и многих других форм цикла кремнезёма.
Цикл кремнезёма: почему кварц повсюду
Кварц — стабильная кристаллическая форма кремнезёма, наиболее знакомая на поверхности Земли. Он появляется в конце многих геологических процессов, потому что кремнезём обилен, подвижен в флюидах при подходящих условиях и устойчив после кристаллизации.
В земной коре кремнезём перемещается через магмы, гидротермальные флюиды, грунтовые воды, осадочные системы, циклы выветривания и метаморфические породы. В результате образуется множество материалов, которые могут выглядеть очень по-разному, но построены из одной и той же основной формулы, SiO2.
Альфа-кварц
Форма кварца при комнатной температуре — трёхгранная и хиральная. Это знакомый кварц кристаллов, жил, песков и большинства геологических образцов.
Бета-кварц
При температуре выше примерно 573 °C и нормальном давлении кварц переходит в бета-кварц. При охлаждении он возвращается в альфа-кварц, часто сохраняя признаки в текстурах и форме кристаллов.
Халцедон, агат и яшма
Многие плотные кварцевые материалы представляют собой волокнистые или криптокристаллические взаимопрорастания кварца и моганита, образованные из кремнезёмных гелей и низкотемпературных флюидов.
От опала к кварцу
Кремнезём может сначала появляться в виде опала-А или опала-СТ, затем переходить в халцедон и кварц в процессе диагенеза и длительных геологических изменений.
Где образуется кварц
Кварц образуется во многих геологических условиях, поскольку кремнезём может концентрироваться в расплавах, флюидах, при выветривании и растворении под давлением. Каждая среда даёт свой стиль кристаллов, текстуру или микрокристаллическое тело.
| Среда образования | Процесс | Что обычно образуется |
|---|---|---|
| Фельзитовые магматические породы | Поздняя стадия кристаллизации из кремнезёмсодержащих гранитных и риолитовых систем. | Зерна кварца в граните, графические текстуры гранита, кристаллы в миаролитовых полостях и зональный кварц в вулканических полостях. |
| Пегматиты | Остаточные расплавы, богатые летучими веществами, кристаллизуются медленно в открытых полостях. | Крупные кристаллы, прозрачные вершины, дымчатый кварц, скипетры, скелетные грани и ассоциации с полевым шпатом, слюдой, турмалином, бериллом и другими минералами поздней стадии. |
| Гидротермальные жилы | Горячие кремнезёмсодержащие жидкости откладывают кварц вдоль трещин и в открытых пространствах. | Гребенчатый кварц, полосатые жилы, друзовые облицовки, фантомы, альпийские расщелинные кристаллы и ассоциации с карбонатами, сульфидами, флюоритом, хлоритом или оксидами железа. |
| Пустоты и жеоды | Кремнезёмсодержащие жидкости проникают в пузырьки, полости и трещины. | Полосы агата и халцедона, центры друзового кварца, аметистовые жеоды и слоистые кремнезёмные заполнения в вулканических или осадочных породах-носителях. |
| Метаморфические породы | Рекристаллизация, растворение под давлением и поток жидкости во время деформации и нагрева. | Кварцит, ленточный кварц, жилы кварца, волнообразное погашение в деформированных зернах и трещинные кристаллы в альпийских условиях. |
| Осадочные и диагенетические системы | Цементация кремнезёма, старение кремнезёмного геля, замещение и осаждение грунтовых вод. | Кремень, кремнистый кремень, окаменелая древесина, агатизированные окаменелости, кварцевые нарастания на песчинках и узлы в известняках или сланцах. |
Как обстановка меняет внешний вид
- Открытые полости позволяют острым эвдрическим кристаллам свободно расти в пространстве.
- Жилы и трещины способствуют формированию полос, гребенчатых текстур, фантомов и друзовых облицовок.
- Вулканические пузыри и осадочные полости способствуют образованию агата, халцедона, друзового кварца и жеод.
- Метаморфизм рекристаллизует кварц в мозаики, ленты, жилы и тела кварцита.
От расплава к минералу: хронология формирования
Кварц может появляться в горных породах на разных этапах. Его стойкость означает, что один и тот же кремнезём может кристаллизоваться, разрушаться, перемещаться, растворяться и вновь появляться в новой геологической обстановке.
Магматический этап
Фельзитовые магмы обогащаются кремнезёмом по мере кристаллизации ранних минералов. Кварц появляется, когда условия способствуют насыщению кремнезёмом.
Этап карманов
Летучие вещества и поздние расплавы создают полости, где кварцевые вершины, полевые шпаты, слюда и другие минералы растут в открытом пространстве.
Гидротермальный этап
Остывающие жидкости проходят через трещины и откладывают кварц в виде жил, полос, гребенчатых текстур, скипетров, фантомов и друзовых покрытий.
Этап выветривания
Кварц лучше многих минералов выдерживает химическое и механическое выветривание, превращаясь в песок, ил и прочные детритовые зерна.
Диагенетический этап
Кремнезёмные гели и грунтовые воды заполняют пустоты, цементируют осадки, формируют кремень, полосчатые агаты и замещают органические материалы, такие как древесина или раковины.
Метаморфический этап
Тепло, давление и жидкости рекристаллизуют кварц в кварцит, ленточные текстуры и новые жилы, образованные растворением под давлением и повторным отложением.
Формы роста и текстуры
Текстура кварца отражает пространство роста, химию жидкости, температуру, деформацию и последующую перестройку. Кристаллическая вершина, агатовая полоса, кремнистый узел и кварцитовый осколок — разные страницы одной и той же истории кремнезёма.
Классический макрокристаллический кварц
Хорошо сформированные кристаллы обычно имеют шестигранные призмы, ромбовидные окончания и горизонтальные штрихи. Двойные окончания образуются, когда кварц растёт свободно, не прикрепляясь к поверхности матрицы.
Рост импульсами
Скипетры образуются, когда более позднее поколение кварца перекрывает старый кристалл. Фенстер или скелетный кварц фиксирует быстрый, неравномерный или богатый летучими веществами рост по краям и граням.
Видимая симметрия кристаллов
Японские двойники встречаются под характерным углом, а альпийские гвиндели закручиваются в ступенчатые формы, ценимые за свидетельства необычных условий роста и деформации.
Микрокристаллы на поверхностях
Друзы кварца образуют сверкающие ковры мелких кристаллов на внутренних поверхностях жеод, центрах агатов, жилах и гранях матрицы. Оксиды железа, хлорит или другие покрытия могут окрашивать или затенять поверхность.
Ранние кристаллы внутри более поздних кристаллов
Когда рост приостанавливается и поверхность покрывается хлоритом, гематитом, глиной или другим материалом, последующий кварц может включать эту поверхность как призрачный внутренний контур.
Деформация в тонком срезе
Под поляризованным светом деформированные зерна кварца могут неравномерно гаснуть, показывая историю напряжений, растворения под давлением и рекристаллизации в метаморфических или тектонизированных породах.
Разновидности кварца: цвет, форма и история роста
Большинство разновидностей кварца не являются отдельными минералами. Это кварц, изменённый примесями, цветовыми центрами, включениями, волокнистыми текстурами или микрокристаллическим ростом.
| Вид | Внешний вид | Причина или геологический контекст | Примечания |
|---|---|---|---|
| Горный хрусталь | Бесцветный, прозрачный макрокристаллический кварц. | Низкое содержание примесей и открытый рост в жилах, пегматитах, альпийских трещинах или жеодах. | Полезен для наблюдения формы кристалла, штрихов, включений и оптической чистоты. |
| Аметист | Фиолетовый кварц, обычно с зональностью от бледно-фиолетового до насыщенно-пурпурного. | Цветовые центры, связанные с железом, активируемые естественным облучением. | Термическая обработка может изменить аметист в жёлтые, оранжевые, коричневые или зеленоватые оттенки в зависимости от материала и условий. |
| Дымчатый кварц | Шампанское, серо-коричневый, коньячный, тёмно-коричневый или почти чёрный морион. | Цветовые центры, связанные с алюминием, образованные облучением. | Под подсветкой часто видны зональность, прозрачные ядра, дымчатые края и фантомы. |
| Цитрин | Жёлтый до оранжевого кварц. | Может быть природным, но большая часть коммерческого цитрина получается термической обработкой аметиста или дымчатого кварца. | Природный цитрин сравнительно редок; важно указывать обработку, если она известна. |
| Розовый кварц | Мягко-розовый, обычно массивный и полупрозрачный. | Обычный розовый кварц связан с микроскопическими волокнистыми включениями и эффектами цветовых центров; редкий кристаллический розовый кварц имеет другой тип залегания. | Некоторые образцы могут проявлять астеризм при правильной огранке кабошоном. |
| Молочный кварц | Белый до мутного кварц. | Мельчайшие включения жидкости, газа или нарушения роста рассеивают свет. | Распространён в жилах и массивных залежах; может сохранять историю деформации и гидротермальных процессов. |
| Включённый кварц | Прозрачный или полупрозрачный кварц, содержащий видимые минералы, жидкости, фантомы или пленки. | Кварц обрастает или захватывает рутил, турмалин, хлорит, гематит, глину, включения жидкости или других «гостей» во время роста и заживления. | Ориентация может создавать эффект кошачьего глаза или астеризма в подходящих кабошонах. |
| Авантюриновый кварц | Блестящий кварц с искрящимися пластинками. | Фуксит, гематит, гётит или другие пластинчатые включения создают авантюриновый эффект. | Наиболее известен как зелёный авантюрин, хотя встречаются оранжевые, коричневые и другие цвета. |
| Празиолит | Зелёный кварц. | Редко встречается в природе; часто получается путём термической обработки или облучения с последующим нагревом подходящего аметиста или кварца. | Точная маркировка должна отделять природное происхождение от материалов, подвергшихся обработке, если это известно. |
Семейство микрокристаллических: халцедон, агат и яшма
Микрокристаллический кварц формируется на масштабе слишком мелком, чтобы глаз мог различить отдельные кристаллы кварца. Эти материалы часто растут из кремнезёмных гелей и низкотемпературных растворов, обычно заполняя полости, замещая органический материал или образуя конкреции и полосы.
Полосатый халцедон
Агат образуется как слоистый халцедон в полостях, жилах и пузырьках. Его кольца, укрепляющие узоры, «глаза» и полосы отражают ритмические изменения в подаче кремнезёма, химии, примесях и условиях роста.
Восковой, полупрозрачный микрокварц
Халцедон обычно однороден и полупрозрачен с восковым блеском. Может образовывать ботриоидальные корки, сталагмитоподобные массы, гладкие жилы или выстилки полостей.
Непрозрачный микрокварц, богатый примесями
Яшма содержит достаточно оксидов железа, глин и других примесей, чтобы стать непрозрачной и узорчатой. Её цвета и живописные узоры часто отражают осадочные, вулканические или гидротермальные условия.
Кремнезём в осадочных породах
Кремень и кремнистый сланец встречаются в виде конкреций, пластов и замещений, часто в известняках или других осадочных породах, где кремнезём был мобилизован и повторно осаждён.
Практическое различие: агат обычно полосатый, халцедон обычно полупрозрачный и более однородный, а яшма — непрозрачная и богатая примесями. В торговле границы между этими названиями могут быть гибкими.
Замещения и псевдоморфы
Кварц может сохранять форму того, что уже не является кварцем, не органично или вовсе отсутствует. Эти замещения — одни из самых мощных геологических свидетельств кремнезёма.
- Окаменевшая древесина: органическая ткань замещается халцедоном или кварцем, сохраняя клеточную структуру и текстуры роста в кремнезёме.
- Тигровый глаз: кварц замещает или прорастает с волокнистым материалом, связанным с крокидолитом, сохраняя текстуру, создающую эффект кошачьего глаза.
- Кварц после кальцита, флюорита или других минералов: кварц может замещать или отливать более ранние кристаллы, сохраняя внешнюю форму, но меняя минеральную природу.
- Агатизированные окаменелости: раковины, кости и другие ископаемые материалы могут быть силицифицированы, сохраняя биологическую форму и заполняя пространства халцедоном, агатом или кварцем.
- Нарастания кварца на песчинках: в песчаниках кремнезёмный цемент может расти в оптической непрерывности вокруг исходных кварцевых зерен, укрепляя породу и фиксируя условия диагенеза.
Синтетический и обработанный кварц
Кварц может быть природным, синтетическим, обработанным, окрашенным, покрытым или собранным в декоративные формы. Ни одна из этих категорий не является автоматически хуже, но точная идентификация и раскрытие информации важны, так как меняется геологическая история.
| Материал или процесс | Что это значит | Как описывать аккуратно |
|---|---|---|
| Гидротермальный синтетический кварц | Кварц, выращенный в контролируемых сосудах из кремнезёмсодержащих растворов, широко используется в технике и иногда в ювелирных изделиях. | Называйте его синтетическим кварцем, а не природным. Особенности роста отличаются от геологических кристаллов. |
| Термически обработанный аметист или дымчатый кварц | Нагревание может изменять цветовые центры, создавая жёлтый, оранжевый, коричневый, зеленоватый или более бледный материал в зависимости от источника. | Указывайте термическую обработку, если известно, особенно для цветов, похожих на цитрин или празиолит. |
| Облучённый кварц | Облучение может затемнять подходящий кварц или создавать дымчатые оттенки при наличии дефектных участков. | Указывайте облучение, если известно; только внешний вид не всегда доказывает природный цвет. |
| Окрашенный агат | Пористый или полосчатый халцедон может принимать красители, усиливающие или меняющие цвет. | Яркие неестественные цвета следует маркировать как окрашенные при обработке. |
| Кварц с покрытием ауры | На кварц наносится тонкая металлическая плёнка вакуумным напылением, создавая радужный цвет поверхности. | Опишите как обработанный или покрытый кварц с поверхностной отделкой, а не как природную цветовую разновидность. |
| Материал, заполненный смолой или стабилизированный | Треснувший, пористый или слабый материал может быть заполнен или стабилизирован для повышения прочности или полировки. | Указывайте наличие заполнения или стабилизации, если известно, особенно для украшений или предметов с частым контактом. |
Уход и экспозиция
Кварц достаточно прочен для частого обращения, но он всё же хрупок и может скалываться на точках, краях и тонких окончаниях. Уход зависит от формы: цельный шлифованный камень, деликатный кластер, окрашенный срез агата и покрытый аурой кристалл требуют разного обращения.
- Чистка: большинство цельных кварцев можно чистить тёплой водой с мягким мылом и мягкой тканью или щёткой; затем тщательно высушите.
- Деликатные образцы: избегайте ультразвуковой и паровой чистки для кластеров, треснувших кристаллов, покрытых образцов, включённых камней, матричных образцов и старых ремонтов.
- Свет: прозрачный кварц обычно стабилен, но некоторые цветные разновидности и обработанные камни могут выцветать или менять цвет под длительным воздействием интенсивного света или тепла.
- Удары: защищайте точки, друзу, скипетры, гвиндели, резные края и тонкие края жеод от ударов.
- Химикаты: избегайте агрессивных чистящих средств, кислот, щелочей и абразивных веществ; плавиковая кислота особенно опасна и растворяет кремнезём.
- Хранение: храните отполированный кварц отдельно от более твердых драгоценных камней, металлических краев и других кварцевых точек, которые могут поцарапать или сколоть поверхности.
Часто задаваемые вопросы
Кварц всегда прозрачный?
Нет. Прозрачный кварц — лишь одно из проявлений. Кварц может быть фиолетовым, дымчатым, желтым, розовым, белым, зеленым, с включениями, полосатым, непрозрачным, друзовым или микрокристаллическим в зависимости от следовой химии, включений, стиля роста и последующих изменений.
В чем разница между макрокристаллическим и микрокристаллическим кварцем?
Макрокристаллический кварц имеет кристаллы достаточно крупные, чтобы видеть их как отдельные зерна или вершины. Микрокристаллический кварц состоит из чрезвычайно тонких взаимопрорастаний кварца и родственных кремнеземных фаз, образующих халцедон, агат, яшму, кремень и кремень.
Как связаны аметист, дымчатый кварц и цитрин?
Все они разновидности кварца, сформированные цветными центрами и тепловой историей. Аметист фиолетовый из-за цветных центров, связанных с железом, и облучения; дымчатый кварц коричневый до черного из-за цветных центров, связанных с алюминием, и облучения; цитрин желтый до оранжевого и может быть природным или полученным обработкой.
Почему агат образует полосы?
Полосы агата отражают изменяющийся химический состав, поступление кремнезема, примеси и условия роста во время повторного осаждения халцедона и микрокристаллического кремнезема внутри полостей или трещин.
Розовый кварц обычно кристаллический?
Большинство розового кварца массивное и полупрозрачное, а не отдельные призматические кристаллы. Редкий кристаллический розовый кварц встречается, но это особое явление, которое следует описывать отдельно от обычного массивного материала.
Что такое фантом кварца?
Фантом — это внутренний призрачный контур более ранней поверхности кристалла. Он образуется, когда рост приостанавливается, поверхность покрывается или отмечается, а затем последующий рост кварца запечатывает этот ранний этап внутри кристалла.
Может ли кварц замещать окаменелости или древесину?
Да. Кремнеземсодержащие жидкости могут замещать органический материал или заполнять поры, сохраняя структуру древесины, форму раковины, текстуру кости или другие особенности окаменелостей в виде халцедона, агата или кварца.
Что следует раскрывать о обработанном кварце?
Термическая обработка, облучение, окрашивание, покрытие, заполнение смолой, стабилизация и синтетический рост должны быть раскрыты, если они известны. Четкие маркировки защищают различие между геологическим цветом, поверхностной отделкой и улучшением, сделанным человеком.