Quarz

Quarz - Eigenschaften, Entstehung und Verwendung

englisch: quartz | französisch: quartz

Von Zwergen, Erz und einem harten Mineral

Einer der ersten, der über Quarz berichtete, war der Mineraloge und Geologe Georgius Agricola (1494 bis 1555). In seinem Werk „Bergmannus, sive de re metallica“ beschreibt er unter der Überschrift „Argento misceri plumbum candium, & varia inde opera confici non malleata“ verschiedene Metalle, deren Vorkommen und Abbau. Dabei erwähnt er unter anderem auch „silium“ Silizium, den Baustein von Quarz. Recherchen in der historischen Literatur zum Thema Quarz zeigen auf, woher das Wort Quarz ursprünglich stammt.

Otto Volger (1822 bis 1897; Geologe und Mineraloge) setzte sich 1857 mit der Etymologie von Quarz auseinander: „das ächte deutsche Wort Quarz (= Querz oder Zwerg) gesetzt, welches ursprünglich die eigenwüchsigen Geschöpfe des dritten Naturreiches bezeichnete und nur in der neueren, verwelschen Gelehrtensprache verständnißlos auf die Kieselsäure-Quarze oder Bergkrystalle“ allein beschränkt war“.

Die Gebrüder Grimm schreiben im „Deutschen Wörterbuch“ aus dem Jahr 1889 über Quarz: „... ist ein der bergmannssprache angehörendes Wort“ und definieren Quarz weiter „eine taube oder vorwiegend nicht metallhaltige, helle oder durchsichtige bergart“, wobei laut den Grimms „die Mannfeldischen bergleute nennen quarz alles was ihrem gebiete fremdartig erscheint“. Eine Aussage, die wenig verwunderlich ist, insofern das Mansfelder Revier für den Kupferabbau bekannt geworden war.

Kurzum: Der Name Querz bzw. Quarz war seit dem Mittelalter geläufig und wurde zunächst insbesondere in Regionen verwendet, in denen Bergbau, speziell der Abbau von Erzen, praktiziert wurde. Entdeckten die Bergleute in den Stollen und Gruben Bereiche, die kein abbauwürdiges Erz, d.h., metallhaltige Gesteine oder Mineralien, führten bzw. taube Gesteine vorfanden, gingen sie davon aus, dass im Berg unter der Erde lebene Kobolde oder Zwerge das Erz gestohlen haben und nannten diese Steine nach dem alten deutschen Wort Querz Quarz.

Eigenschaften von Quarz

Definition Quarz: Das Mineral Quarz (chemische Formel: SiO₂/Siliciumdioxid bzw. "krystallisierte Kieselsäure" (Bechhold, 1894)) ist kein eigenständiges Mineral, sondern der Name einer Gruppe von Mineralien - sog. Quarzgruppe, die sich durch die gleiche chemische Zusammensetzung sowie vergleichbare Eigenschaften auszeichnen.
Die Mineralien der Quarzgruppe zählen der Zusammensetzung wegen zur Mineralklasse der Oxide .
Quarze werden der Größe der ausgebildeten Kristalle unterschieden in:

• mikrokristalline Quarze bzw. "krystallinische Quarze" (Doelter, 1893): z.B. Achat, Chalcedon, Onyx, Karneol und Jaspis
• makrokristalline Quarze bzw. "krystallisierter Quarz" (Doelter, 1893) wie beispielsweise Bergkristall, Citrin, Amethyst, Aventurin, Falken- und Tigerauge, Rosen- und Rauchquarz
• amorphe Quarze mit Opal (Edelopal und Gemeiner Opal)

Quarze kristallisieren sowohl im tri- als auch hexagonalen Kristallsystem, anhand dessen Schlussfolgerungen über die Entstehung gemacht werden können.
Bis 573°C ist Quarz hexagonal, bei sinkender Temperatur entsteht trigonaler, beständiger Quarz, bei 870°C geht Quarz in Tridymit über, bei 1470°C entsteht Cristobalit.

Dieser Vorgang ist reversibel, das Kristallgitter nimmt wieder die ursprüngliche Struktur an, auch wenn der Habitus erhalten bleibt. Deshalb wird Quarz auch als geologisches Thermometer bezeichnet.

Die Form der Kristalle vieler Quarzvarietäten entspricht einer sechsseitigen Säule, der obenauf eine sechsseitige Pyramide aufsitzt. In einigen Fällen kann Quarz besondere Wachstumformen annehmen, die auf Störungen während des Kristallwachstums hinweisen, bspw. infolge von Unterbrechungen der Zufuhr von Lösungen, aus denen Quarz kristallisiert, oder eine später erneut einsetzende Kristallisation. Bekannte Kristallanomalien von Quarz:

• Fadenquarz: platte Kristalle durchzogen von einem scheinbaren, weißen Faden, sog. Heilungsriss, durchzogen
• Zepterquarz: auf einem dünnen Kristall sitzt wie bei einem Zepter ein größerer Kristall auf
• Gwindelquarz: gegeneinander verdrehte Kristalle, die nicht wie eine idealtypische Stufe mehrerer Kristalle verbunden sind, sondern eher flächenhaft-flach mit gegenüber liegenden Kristallspitzen
• Artischockenquarz: mehr oder weniger viele kleine Kristalle sind an einem größeren Kristall angewachsen und ähneln im Gesamten der Blüte einer Artischocke

Der Bruch von Quarz ist muschelig-uneben, die Spaltbarkeit unvollkommen. Quarze zeichnen sich abhängig von der jeweiligen Varietät durch eine durchsichtige, durchscheinende bis undurchsichtige Transparenz aus, der Glanz ist glasartig, auf Bruchflächen auch fettig.

Quarz ist mit einer Mohshärte von 6,5 bis 7 auf der 10-stufigen Skala der Härte von Mineralien nach dem deutschen Mineralogen Carl Friedrich Christian Mohs (1773 bis 1839) ein hartes Mineral. Die Dichte von Quarz beträgt 2,65 g/cm².
Eine Ausnahme stellt die Quarzvarietät Opal dar; deren Dichte schwankt zwischen 1,98 bis 2,5 g/cm³ - abhängig vom Kristallwasseranteil, der wiederum mit zunehmenden Alter bzw. Austrocknung abnimmt - genau wie die Dichte.

Die Farbe von Quarz

Quarz kann viele verschiedene Farben und Formen zeigen. Diese unterschiedlichen Quarzausführungen bezeichnet man als Quarzvarietäten. Amethyst, Citrin oder Karneol sind bekannte Varietäten.

Verunreinigungen mit diversen Fremdelementen, Fehler im Kristallgitterbau, Einschlüsse von Gasen oder Fremdmineralien, aber auch Risse in den Kristallen bewirken, dass die Quarzfamilie aufgrund der Farbe sehr abwechslungsreich ist: rosa, "farblos und wasserhell" (Bechhold, 1894), violett, "weingelb"/gelb, milchig-weiß, grau bzw. "perlgrau" (Schröter, 1782), rot, grün, braun und schwarz oder mehrfarbig, wobei laut dem Paläontologen Johann Samuel Schröter (1735 bis 1808) weißer Quarz "am gewöhnlichsten", sprich am häufigsten vorkommend, ist. Die Farbe ist nicht bei allen Kristallen gleichmäßig verteilt. Vor allem bei Amethyst ist die Kristallspitze häufig dunkler gefärbt als die Kristallbasis.

Die Begründung der Entstehung der Farbvielfalt von Quarz wird mit verschiedensten Ursachen erklärt: neben Einschlüssen anderer Mineralien (z.B. Rutilquarz) sind auch farbgebende Fremdelemente im Kristallgitter, Gase und Flüssigkeiten im Kristall, der Einfluss von Temperaturen während der Entstehung oder Radioaktivität zu nennen.

Einzig Bergkristall ist frei von jedweden farbgebenden Einflüsse und gilt als die reinste Form von Quarz.
Bergkristall wurde lange für versteinertes Eis gehalten, wie auch Otto Volger (1822 bis 1897) 1859 skeptisch und sarkastisch festhielt: "... entstand die alberne Sage, daß das "Bergeis" ein wirkliches Eis sei, welches aber so großen Frost erlitten habe, daß es nie wieder aufthauen könne".

Trotz der abwechlungsreichen Quarzfarben ist die Strichfarbe von Quarz - d.h. die Farbe, die erscheint, wenn man Quarz vorsichtig über ein unglasiertes Porzellantäfelchen (sog. Strichtafel) streicht - immer weiß.

Farbveränderung von Quarz

Mokka-Quarz, Bananen-Quarz, Heidelbeerquarz, Lilien-Quarz, Oliven-Quarz Champagner-Quarz, Erdbeer-Quarz, Cognac-Quarz, Aqua Aura oder Regenbogenbergkristall sind keine weiteren Varietäten von Quarz.
Vielmehr handelt es sich bei den genannten Quarzen um Handelsnamen von Quarzen, deren Farbe nachträglich verändert wurde.

Die gängigsten Methoden, um die Farbe von Quarz zu verändern, sind das Brennen (Erhitzen auf Temperaturen zwischen 400 und 600 °C), die Bestrahlung und die Ummantelung/Beschichtung.

Farbbehandelte Quarze sind teilweise empfindlindlich und reagieren bei dauerhafter Aufbewahrung im Sonnenlicht mit einem schnellen Verblassen der Farbe; sog. Abendsteine.
Weitere Informationen zum Umfärben von Quarz: Natürliche und künstliche Farben von Quarzen.

Entstehung und Verbreitung von Quarz

Quarz entsteht durch Kristallisation aus silikatischen Gesteinsschmelzen, ist aus diesem Grund auch ein häufig vorkommender Bestandteil in magmatischen Gesteinen. Einige Quarze kristallisieren bevorzugt in Gängen oder Geoden/Drusen aus.

Metamorphe und sedimentäre Gesteine können Quarz ebenso als Gemengteil und als sedimentäres Bindemittel enthalten.
Nach Feldspat ist Quarz das zweithäufigste auf der Erde vorkommende Mineral und weltweit an zahlreichen Fundorten verbreitet.

Quarzvergesellschaftungen

Dementsprechend lang und vielseitig ist die Liste der Mineralien, die zusammen mit den einzelnen Quarzvarietäten vorkommen, darunter sind beispielsweise Albit/Feldspat, Lasurit, Alloklas, Almandin/Granat, Antozonit, Amazonit/Feldspat, Amblygonit, Andalusit, Anhydrit, Ankerit, Antimonit, Ajoit, Apatit, Aquamarin/Beryll, Atacamit, Autunit, Baryt, Bindheimit, Biotit/Glimmer, Brewsterit, Brookit, Boulangerit, Calcit, Celadonit, Chabasit/Zeolith, Chalkopyrit, Charoit, Chiastolith, Chrysoberyll, Chrysokoll, Chrysolith/Olivin, Cinnabarit, Clarait, Cleavelandit/Feldspat, Cleusonit, Clintonit/Feldspat, Coelestin, Creaseyit, Creedit, Cuprorivait, Danburit, Datolith, Diopsid, Dumortierit, Elbait/Turmalin, Epidot, Eudialyt, Euklas, Famatinit, Fayalit/Olivin, Ferrosilit/Pyroxene, Fischesserit, Fluorit, Fuchsit/Glimmer, Galenit, Gismondin, Glaukonit, Gold, Gordait, Goshenit/Beryll, Hämatit, Hedenbergit, Heliodor/Beryll, Hemimorphit, Holmquistit, Humboldtin, Hyazinth/Zirkon, Islandspat, Jadeit, Jarosit, Jeremejewit, Kassiterit, Klinochlor/Chlorit, Klinoptilolith/Zeolith, Konichalcit, Kupfer, Krokydolith, Kryolith, Kunzit/Spodumen, Kyanit, K2-Azurit, Labradorit, Larimar, Lavendulan, Lengenbachit, Lepidolith/Glimmer, Linarit, Markasit, Merelaniit, Mikroklin/Feldspat, Mimetesit, Minium, Moldavit, Montmorillonit, Morganit/Beryll, Muskovit/Glimmer, Nakrit, Okenit, Omphacit, Orthoklas/Feldspat, Papagoit, Peridot/Olivin, Periklin, Petalit, Pharmakosiderit, Phenakit, Pietersit, Plagioklas/Feldspat, Prehnit, Pseudobrookit, Pseudomalachit, Pyknit, Pyrargyrit, Pyrit, Realgar, Rhodochrosit, Rhodonit, Rubellit, Rubin-Zoisit, Rutil, Sanidin/Feldspat, Schörl/Turmalin, Schulenbergit, Serendibit, Shattuckit, Sinhalit, Smaragd/Beryll, Spessartin/Granat, Sphen, Staurolith, Stevensit, Stilbit, Strunzit, Sugilith, Swinefordit, Talk, Tansanit, Tetraedrit, Thomsonit, Topas, Tridymit, Tsilaisit, Tugtupit, Turmalin, Wavellit, Xocolatltit, Zinkblende, Zinnwaldit und Zoisit.

Quarzhaltige Gesteine

Steine, bei denen Quarz als Haupt- oder Nebengemengteil an der mineralischen Zusammensetzung vertreten ist, sind unter anderem Granit, Unakit, Schriftgranit, Gneis, Rhyolith, Quarzit, Trondhjemit, Diorit, Grauwacke, Blauschiefer, Grünschiefer, Fruchtschiefer, Moselschiefer, Tonschiefer, Glimmerschiefer, Augengneis, Granulit, Migmatit, Greisen, Aplit, Arkose, Chrysanthemenstein, Laterit, Syenit, Ignimbrit, Pegmatit, Tonalit, Travertin, Muschelkalk, Monzonit, Eklogit, Pechstein, Amphibolit, Shungit, Trachyt, Diabas, Marmor und Sandstein.

Verwendung und Bedeutung von Quarz

Quarz ist ein sehr bedeutendes Industriemineral, das sowohl in der Elektronik und Technik wie auch als Schwingquarz in Uhren (Alltägliches - Quarzuhren) verwendet wird.
Außerdem wird pulverisierter Quarz als Zusatzstoff in Waschmittel, Zahnpasta (Alltägliches - Zahnpasta), aber auch Farben eingesetzt und dient als Rohstoff für die Herstellung von Glas, Keramik und Zement.

Quarz und Schmuck

Quarz bzw. Quarzvarietäten sind seit jeher beliebte Schmucksteine. Quarze lassen sich ohne viel Materialverlust schleifen und sind dabei hart genug, um als Schmuckstein den Belastungen des Alltags zu trotzen, d.h Quarzschmuck zerkratzt nicht so leicht. Der Mineraloge Max Bauer (1844 bis 1917) zählte Quarze zu den "wichtigsten Edelsteinen" in der Schmuckbranche, wie er betont, allerdings weniger wegen des Wertes, der aufgrund der Häufigkeit der weltweiten Vorkommen, nicht relevant ist, sondern vielmehr wegen der vielen Farben der einzelnen Quarzvarietäten.

Für Quarze werden unterschiedliche Schliffe angewendet. Bei Exemplaren bzw. Varietäten, bei denen die Farbe bzw. das Muster im Vordergrund steht, wie bei Jaspis oder Achat, finden vor allem simple Schliffe Anwendung, wie der Cabochonschliff oder zu Perlen verarbeitet.
Quarze, deren Reinheit und Farbigkeit betont werden soll, entfalten ihre Wirkung am besten mit facettierten Schliffen.

Heilstein Quarz

Quarz bzw. die einzelnen Varietäten spielten bereits in der Steinheilkunde bei Hildegard von Bingen (1098 bis 1179) eine Rolle. So behandelte sie Taubheit mit Jaspis, Prasem setzte sie bei Fieber ein, Amethyst kam bei verschiedenartigen Schwellungen und zur Pflege des Gesichts zur Anwendung. Achat verschrieb Hildegard von Bingen bei Fallsucht, Epilepsie und um die zu Behandelnden feinfühlig zu machen. Mit Karneol versorgte sie Nasen- und Zahnfleischbluten, während Chalcedon bei ihr das Mittel der Wahl bei Hitzewallungen war und obendrein laut ihr die Eloquenz steigern konnte.

Die Überlieferungen von den heilsamen Kräften vieler Mineralien wurden über Jahrhunderte weitergetragen. Hildegard von Bingen erlangte ihr Wissen bzw. die Kenntnis, wann sie welchen Stein bei welcher Krankheit anwenden soll, über Visionen. Medizinische Belege über die Wirksamkeit ihrer Behandlung mit Heilsteinen gibt es nicht.

Tatsächlich hielt die Tradition, seelisch und körperliche Krankheiten mit Steinen zu behandeln, weit bis in 19. Jahrhundert an, auch wenn die Stimmen hinsichtlich der Eignung als Arznei immer kritischer wurden. Viele Mineralogen des 16., 17., 18. und 19. Jahrhunderts waren nicht auf dem Gebiet der Mineralogie bewandert. Sie waren gleichzeitigt oft auch Chemiker, Physiker, Ärzte oder Apotheker und befassten sich mit den feinstofflichen Auswirkungen der Mineralien. So verwundert es nicht, dass der Mineraloge und Arzt Wilhelm Baumer (1719 bis 1788) schreibt: "Die zur Arzney oder zu anders Dingen gebrauchten Edelsteine schicken sich in Wahrheit besser in die Werkstätte der Goldschmiede“. Ähnliches zur therapeutischen Wirksamkeit schreibt Niemann 1807: die „Empyrie ließ an keine Verbesserung der Arzneimittellehre denken“ - das heißt: schon damals konnte kein Einfluss von Mineralien auf die Gesundheit belegt werden.

Trotzdem wird Quarz mit all seinen Varietäten auch heute noch als Wasserstein zur Herstellung von Edelsteinwasser und als Heilstein verkauft, ohne dass die Heilwirkung von Quarzen in klinischen Untersuchungen bestätigt werden konnte.

Nachweis und Bestimmung von Quarz

Quarz ist bis auf Flusssäure in keiner weiteren Säure löslich.
Bei mechanischer Belastung lädt sich Quarz elektrisch auf (sog Piezoelektrizität), erstmals festgestellt von Pierre Curie im Jahr 1880. Bei Druck oder Bearbeitung in Form von Hämmern oder Sägen leuchtet Quarz gelb auf.

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