kvarts

Kvarts, et mineral som består av silisiumdioksid, SiO₂. Det er så hardt at det risser glass, bruddet er muslig og det er ingen spaltbarhet. Kvarts angripes bare svakt av baser og påvirkes ikke av andre syrer enn flussyre.

Kvarts er nest etter feltspat det mest utbredte mineral i jordskorpen og forekommer både i magmatiske bergarter (granitt, granittpegmatitt o.l.), i metamorfe bergarter (gneis, kvartsitt o.l.), i sedimentære bergarter (sandstein, kvartskonglomerat) og i løsavsetninger (sand). Mineralet opptrer dessuten hydrotermalt på ganger, i hulrom og sprekker i mange bergarter og som kiselsinter avsatt fra varme kilder.

Vanlig kvarts er hvit (melkekvarts) eller fargeløs (bergkrystall, også kalt dvergstein). Fargede varieteter er røykkvarts eller morion (brunlig til mørkebrun), citrin (gul), ametyst (fiolett), rosenkvarts (rosa), blåkvarts (blå). Alle disse kan brukes som smykkestener. Varieteter med inneslutninger er jernkisel (jernoksider), aventurin (kloritt eller glimmer) og rutilkvarts (rutil), se også kattøye og tigerøye.

Finkornede til kryptokrystallinske varieteter er omtalt under kalsedon. Se dessuten opal. Smeltet kvarts (kvartsglass) forekommer i naturen som lechatelieritt (se fulguritt).

Ved temperaturer over 573 °C krystalliserer kvarts heksagonalt trapesoedrisk som høykvarts, under 573 °C trigonalt trapesoedrisk som lavkvarts. Ut fra krystallformen er det derfor ofte mulig å avgjøre om en bestemt kvartsforekomst ble dannet over eller under denne temperaturen. Også studiet av væskeinneslutninger i kvarts kan angi dannelsestemperaturen.

Kvarts viser visse optiske og elektriske egenskaper som henger sammen med dens krystallsymmetri: den er sirkulært polariserende, dvs. den dreier lysets polarisasjonsplan til høyre eller venstre etter som lyset går gjennom en høyre- eller venstrekrystall (se enantiomorfi). Kvarts viser videre pyroelektrisitet og piezoelektrisitet: Ved temperatur- eller trykkendringer opplades de to ender av den polare akse med motsatt elektrisitet. Ved avvekslende å øke og minske trykket får man piezoelektrisiteten til rytmisk å skifte fortegn. Dette benytter man seg av i krystallstyrte radiosendere for å stabilisere frekvensen (se krystallfilter og krystallstyring).

Kvarts anvendes til mange formål; fargede varieteter som smykkesten, bergkrystall som oscillator-plater til frekvenskontroll av elektriske impulser og i diverse optiske instrumenter. Til disse formål anvendes også kvartskrystaller som er kunstig fremstilte. Smeltet kvarts brukes til linser, kvartslamper osv. En del ren kvarts går til silisiumkarbid- og silisiummetallindustrien, og produseres i Norge dels fra pegmatittganger, dels fra hydrotermalganger. Uren kvarts fra sand og kvartsitt brukes som slipe- og polermiddel (sandpapir) og i store mengder til fremstilling av ferrosilisium, glass og porselen. I Norge brytes en god del kvartsitt av forskjellig kvalitet. Det meste går til innenlands metallurgisk industri og porselensfabrikasjon. Den samlede årsproduksjon av kvartsråstoff i Norge ligger på om lag 1,0 – 1,5 mill. tonn.

Det finnes flere polymorfe former av SiO₂ i naturen. Tridymitt og cristobalitt er stabile ved høyere temperaturer enn kvarts, og finnes i likhet med kvarts i høy- og lavtemperatur-modifikasjoner. De kan også dannes metastabilt; dessuten vil tilstedeværelse av vann og fremmede bestanddeler forandre stabilitetsområdene slik at tridymitt og cristobalitt kan dannes stabilt ved lavere temperatur enn angitt for det rene systemet SiO₂. Forandringer i trykket vil også innvirke på det termiske stabilitetsområdet. Coesitt og stishovitt oppstår ved meget høye trykk og har større densitet enn kvarts. De forekommer naturlig i meteorkratere. Melanoflogitt er kubisk SiO₂ som inneholder svovel og karbon (se klatrat).

Syntetisk kjenner man den tetragonale modifikasjonen keatitt og en rombisk form, fibrig silika, som består av uendelige kjeder av SiO₄-tetraedre med felles kanter, i motsetning til de andre polymorfe formene (unntatt stishovitt), hvor SiO₄-tetraedrene har felles hjørner. Stishovitt er den eneste SiO₂-polymorf som har silisium i 6-koordinasjon med SiO₆-oktaedre (isotypi med rutil, TiO₂), istedenfor i 4-koordinasjon med SiO₄-tetraedre. Se også moganitt.