In diesem Beitrag gehen wir nur auf Quarz ein, welcher keine Einschlüsse hat. Ebenso werden wir an dieser Stelle noch nicht ausführlich über die Varietäten von Quarz sprechen.
1. Steckbrief
2. Bildung
A) Allgemein
B) Bildung von makrokristallinen Quarzen
1) In Magmatiten
a) Plutonite
b) Vulkanite
2) In Pegmatiten
3) Hydrothermal
C) SiO2 ≠ Quarz
3. Ausbildung
A) Links- und Rechtsquarz
B) Doppelender
C) Horizontale Streifung
D) Zwillinge
1) Dauphinéer-Zwillinge
2) Brasilianer-Zwillinge
3) Japaner-Zwillinge
4) Weitere Zwillinge
E) Wachstumseigenheiten
1) Gedrehte Quarze (Gwindel)
2) Kappenquarz
3) Sternquarz
4) Babylonquarz
5) Fensterquarz (Skelettquarz)
6) Artischockenquarz
7) Kaktusquarz (Ananasquarz, Spiritquarz)
8) Bienenwabenquarz
9) Gebogener Quarz
10) Fadenquarz
11) Gitterquarz
12) Zepterquarz
13) Gürtelquarz
14) Jacaré-Quarz (Elestial-Quarz)
15) Kathedralenquarz
16) Phantomquarz
17) Regenbogen- oder Irisquarz
18) Sprossenquarz
F) Quarzvarietäten
4. Fundorte
5. Lumineszenz
1. Steckbrief
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Formel |
SiO2 |
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Mineralklasse |
Oxide und Hydroxide |
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Kristallklasse |
Tiefquarz: trigonal-trapezoedrisch, Hochquarz: hexagonal-trapezoedrisch |
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Fundorte |
weltweit |
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Zwillinge |
Dauphinéer- oder Schweizer Gesetz, Brasilianer Gesetz, Japaner Gesetz, Durchdringungszwillinge, Kontaktzwillinge |
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Spaltbarkeit |
keine |
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Bruch |
muschelig |
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Härte |
7 |
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Dichte |
2,65 g/cm³ |
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Farbe |
farblos bis weiß |
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Glanz |
Glasglanz, Fettglanz auf Bruchflächen |
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Transparenz |
durchscheinend bis durchsichtig |
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Strichfarbe |
weiß |
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Lumineszenz |
Tribolumineszenz |
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magnetisches Verhalten |
fehlt |
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Radioaktivität |
fehlt |
2. Bildung
A) Allgemein
B) Bildung von makrokristallinen Quarzen
Diese Quarze werden auf drei grundlegende Arten gebildet.
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Bildungsart |
Beschreibung |
Beispiel |
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in Magmatiten |
während der Abkühlung von SiO2-reichen Magmen |
Granite oder Rhyolithe |
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in Pegmatiten |
in Pegmatiten durch pneumatolytische Prozesse |
massige weiße Quarzbänder, Rosenquarz, auch Quarzstufen |
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hydrothermal |
in wässrigen, kieselsäurehaltigen Lösungen bei bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen |
Quarzgeoden, Drusen, Bergkristallcluster, |
1) In Magmatiten
Magmen sind, grob gesagt, flüssige, heiße Steine. Genauer gesagt handelt es sich bei der Bildung von Quarzkristallen um geschmolzene Steine mit positiv geladenen Kationen wie K+ oder Ca2+, negativ geladenen Anionen wie PO43- oder SiO44- und Wasser (hinzu kommen noch sehr viele andere Kationen und Anionen, diese spielen aber eher eine Rolle für andere Minerale oder sie werden als Rest in andere Minerale eingebaut). Diese Magmen können auf drei verschiedene Arten kristallisieren.
a) Plutonite
Hier kristallisiert der Quarz nicht aus einem Magma heraus, sondern aus einer Lava. Das Magma tritt also an der Oberfläche aus und heißt nun Lava. Da wir allerdings jetzt nicht über Vulkanismus sprechen, muss dieses Thema hier abgekürzt werden. Bei Vulkaniten kommt es nur zu einer sehr begrenzten Ausbildung von Kristallen, da Laven innerhalb von Minuten bis Tagen aushärten, was im Vergleich zu mehreren 100.000 bis Millionen Jahren bei Plutoniten sehr kurz ist, wodurch die Minerale keine Zeit haben, große Kristalle zu bilden. Des Weiteren besitzen Vulkanite eine Matrix (auch Grundmasse genannt) (= feinkörnige Gesteinsbestandteile, mit zum Teil makroskopischen (sichtbaren) Einsprenglingen (Porphyre)). Quarze, die in Vulkaniten gebildet werden, sind meist nur sehr klein.
Bilden sich Quarze als Porphyr, können sie große Kristalle bilden und es kann zu großen Ansammlungen von Quarz kommen. Diese können dann Zonarbau aufweisen oder haben Einschlüsse aus vulkanischem Glas.
Pegmatite sind Ganggesteine (oder Subvulkanite), welche ebenfalls zu den Magmatiten zählen. Ganggesteine kristallisieren aus Magmen, welche im Vergleich zu Plutoniten näher an der Oberfläche aushärten. Oftmals handelt es sich dabei um Lagergänge (Seitengänge) eines Vulkans oder einer großen Magmakammer. Pegmatite enthalten Kristalle, welche als grob- bis riesenkörnig (bis in den Meterbereich) beschrieben werden. Hauptsächlich bestehen sie aus Feldspat, Quarz und Glimmer. Des Weiteren kristallisieren in Pegmatiten oft die Restschmelzen eines Magmas, was zur Ausbildung von Mineralen führt, welche Elemente enthalten, die schlecht in anderen Mineralen eingebaut werden können. Aus Pegmatiten entstehen Quarze durch pneumatolytische Prozesse. Die Pneumatolyse beschreibt einen Zeitabschnitt kurz vor Ende der Erstarrung eines Plutonits und der damit einhergehenden Auskristallisierung von Mineralen unter hohem Druck und sinkender Temperatur. Dabei geht es um Minerale, welche aus der Restlösung einer Schmelze aus überkritischem (übersättigt) Wasser, Verbindungen wie CO2 oder H2S (Schwefelwasserstoff) und Fluor oder Chlor bei einer Temperatur von ca. 550°C bis 400°C kristallisieren. Das Wasser befindet sich im gasförmigen Zustand, genauso wie die enthaltenen Elemente. Danach kommt es durch die Gase zur Verdrängung von bereits kristallisierten Mineralen. Dadurch sinkt das Volumen des Magmas und der Gasdruck steigt an. Wenn der Gasdruck den Druck der Umgebungsluft überschreitet, kommt es zum Abschmelzen der umliegenden Gesteine, wodurch sich im Anschluss neue Minerale bilden. Dabei kommt es unter anderem auch zur Bildung von Quarz (zum Teil auch Rosenquarz) in einem Bereich von wenigen hundert Metern.
Abb. 3: Rauchquarz auf Mikroklin (Amazonit)
3) Hydrothermal
Quarzkristalle entstehen häufig aus hydrothermalen Lösungen.
Hydrothermale Lösungen sind heiße, wässrige Lösungen mit einer Temperatur von 100°C bis 450°C und einem hohen Umgebungsdruck. Bei der Bildung von makrokristallinem Quarz ist es zudem wichtig, dass die Lösung einen geringen Kieselsäuregehalt (Orthokieselsäure) hat. Kurz gesagt löst sich das Wasser (H2O) aus der Kieselsäure (H4SiO4), wodurch SiO2 übrigbleibt und wer aufgepasst hat, weiß noch, dass SiO2 Quarz ist. Aber so einfach ist es leider nicht. Kommt es in der Lösung dazu, dass die Temperatur oder der Druck sinken, kommt es zur Bildung von Quarzkristallen. Zuerst versuchen die H4SiO4 Moleküle, sich an Quarzen aus dem Umgebungsgestein zu binden, ist dies nicht möglich, sammeln sich die Moleküle als sogenannte Schwimmerkristalle. Dies geschieht aber nur, wenn sich die Umgebungsbedingungen (Druck und Temperatur) rasch ändern (da die Lösung in einen übersättigten Zustand übergeht und dadurch eine Sättigung anstrebt, welche durch das Abstoßen von H4SiO4 Molekülen gelingt). Kommt es zu einer kontinuierlichen Änderung der Umgebungsbedingungen, bilden sich keine neuen Kristalle, da die H4SiO4 Moleküle sich an bereits bestehende Kristalle haften. Diese Kristallisierung geschieht oft in Hohlräumen innerhalb des umliegenden Gesteins oder in Klüften und Rissen. Es bilden sich dabei aber nicht nur schöne Einzelkristalle oder Drusen, sondern auch massive Gangquarze.
Abb. 4: Quarzkristalle im Erzgang
C) SiO2 ≠ Quarz
Die Aussage, dass SiO2 nicht direkt bedeutet, dass sich Quarz bildet, scheint auf den ersten Blick verwirrend zu sein, aber Quarz ist nicht bei allen Druck- und Temperaturbedingungen stabil, was ausschließlich bei Quarzen, welche aus Plutoniten gebildet werden, eine Rolle spielt. Das bedeutet, dass Quarz nur unter bestimmten Bedingungen Quarz bleibt. Bei einem Druck von 1bar und einer Temperatur von 573°C wandelt sich Tiefquarz (α-Quarz) in Hochquarz (β-Quarz) um. Steigt die Temperatur weiter auf 870°C bildet sich aus dem Hochquarz der Tridymit, bei 1470°C entsteht Cristobalit. Steigt der Druck extrem an und erreicht 20-40kbar entsteht Coesit, bei 80-100kbar entsteht Stishovit.
Kommt Kieselsäure als Kolloide (mikroskopisch kleine Teilchen in einem homogenen Medium) vor, kann sich ein Gel bilden, welches sehr wasserreiche, schwammige Flocken bildet. Entwässert dieses Gel, kommt es zur Bildung von Opalen.
Das bedeutet allerdings nicht, dass wir Varietäten, die nicht Quarz sind, nie zu Gesicht bekommen werden. Hochquarz kommt in der Natur nicht als solcher vor, da er sich immer zurückbildet als Tiefquarz. In Rhyolithen und Quarzporphyren (Vulkanite mit großen Quarzeinsprenglingen) kann er mit der Tracht (äußere Erscheinung) eines Hochquarzes auftauchen, auch wenn er kristallografisch ein Tiefquarz ist. Tridymit und Cristobalit sind Bestandteile vieler Opale. Coesit und Stishovit bilden sich zum Beispiel bei einem Meteoriteneinschlag. Die gängigen Quarze, mit denen wir regelmäßig zu tun haben, sind also genau genommen Tiefquarze, dazu zählen auch alle seine Variationen wie Rosenquarz, Citrin oder Prasiolith.
Abb. 5: Stabilitätsfelder der SiO2 Modifikation im P(Druck)-T(Temperatur) Diagramm
3. Ausbildung
A) Links- und Rechtsquarz
Quarzkristalle weisen häufig ein verzerrtes Wachstum auf. Daher unterscheidet man zwischen Links- und Rechtsquarz.
Abb. 6: Rechts- und Linksquarz
Quarzkristallen (sowie allen anderen Kristallen) werden mit Hilfe von Millerschen Indizes Flächen zugeschrieben (siehe Beitrag „Bestimmung von Mineralen“). Bei Links- oder Rechtsquarzen spielt das Hauptrhomboeder (positives Rhomboeder (r)) und das trigonale Trapezoeder (Trapezfläche (x)) eine Rolle. Ist die Trapezfläche links vom Hauptrhomboeder, handelt es sich um einen Linksquarz, ist sie rechts, ist es ein Rechtsquarz.
B) Doppelender
Bildet sich Quarz aus einem schwebend gebildeten Kristall (Schwimmerkristall), kann es dazu kommen, dass sich auf beiden Seiten Spitzen entwickeln. Beispiele dafür sind Suttroper Quarze, welche als perfekt hexagonale Doppelender auftreten oder Herkimer-Diamanten, bei deren Bildung allerdings auch die Zersetzung organischen Materials eine Rolle spielt. Außerdem kommen in alpinen Gebieten Doppelender häufig vor.
Abb. 7: Suttroper Quarz
C) Horizontale Streifung
Quarze weisen häufig eine horizontale Streifung am hexagonalen Prisma (m) auf. Nicht selten tauchen dort auch Zwillingsnähte (Zwillingsstreifung) auf. Bei Zwillingsnähten kommt es zur Ausbildung von lamellaren Zwillingen. Dabei wird eine Vielzahl von Zwillingskristallen gebildet, wodurch es zu einer Störung auf der Kristallkante kommt. Bei horizontaler Streifung kommt es zur Verwachsung der Prismenflächen mit den Rhomboederflächen. Dabei kommt es zur Bildung von horizontalen, zur Ausbildungsrichtung des Quarzes, Streifung auf den Prismenflächen. Horizontale Streifung kann man zum Beispiel bei Lemurians beobachten.
D) Zwillinge
Die wichtigsten Zwillinge, die Quarz ausbildet, sind Dauphinéer-Zwillinge, Brasilianer-Zwillinge und Japaner-Zwillinge. Die Aufzählung ist nicht abschließend.
1) Dauphinéer-Zwillinge
Dauphinéer-Zwillinge bestehen aus zwei gleichgroßen Linksquarzen oder Rechtsquarzen. Dabei ist c die Zwillingsachse und ein Kristall ist um 60° gedreht und es kommt zu einer parallelen Verwachsung. Das Dauphinéer-Gesetz findet man vermehrt bei Quarzen und Rauchquarzen in den Westalpen vor.
Brasilianer-Zwillinge bestehen aus einem Rechts- und einem Linksquarz mit gleicher Größe. Diese Zwillinge treten vermehrt bei Amethysten aus Brasilien auf.
Diese Zwillinge entstehen durch Verwachsung zweier Quarzkristalle mit einem Winkel von 84°33.
Des Weiteren bilden sich bei Quarz, wie bei den meisten Kristallen, auch Kontakt- und Berührungszwillinge. Außerdem kommt es bei Quarzen zu Parallelverwachsungen.
Eine Kombination von Japaner- und Brasilianer-Zwillingen nennt man Liebisch-Zwilling.
Bei Quarzkristallen aus Brasilien treten auch Belowda-Beacon-Zwillinge auf, welche dem Japaner-Gesetz ähneln, aber erkennbare Unterschiede aufweisen. Zum Einen ist der Innenwinkel kleiner, zum Anderen zeigt immer eine Kante nach „vorne“, was bedeutet, dass an der Kontaktstelle der Kristalle zwei Flächen aufeinandertreffen.
Die nachfolgende Aufzählung ist nicht abschließend.
Gwindel bestehen aus zahlreichen aneinander gewachsenen Quarzen, wobei die individuellen Kristalle alle um einen kleinen Betrag gegen den vorhergehenden verdreht sind, der Drehsinn bleibt dabei gleich (Mattes und Okrusch, 2014, S.185).
Können die Einzelkristalle nicht mehr erkannt werden, spricht man von einem geschlossenem Gwindel.
2) Kapenquarz
5) Fensterquarz (Skelettquarz)
Beim Artischockenquarz wachsen kleinere Quarzkristalle (Sprossen) aus einem größeren Quarzkristall (Basis).
Quarzkristalle werden durch eine zweite Generation von Quarzkristallen umkrustet. Die Kristalle der zweiten Generation zeigen in entgegengesetzte Richtung des ersten Quarzkristalls.
8) Bienenwabenquarz
Beim Bienenwabenquarz sind die Kristalle hohl, bilden keine Spitzen aus und haben einen Gang in der Mitte.
Abb. 20: Bienewabenquarz
9) Gebogener Quarz
Bei einem gebogenem (oder deformiertem) Quarz wurde ein bereits gewachsener Quarz durch tektonische Bewegungen deformiert.
Abb. 21: Gebogener Quarz
10) Fadenquarz
Genau wie gebogene Quarze, entstehen Fadenquarze durch tektonische Bewegungen. Dabei wird hier allerdings der Quarz gebrochen, was dazu führt, dass der Quarz diesen Bruch im Kristall reparieren möchte. Die reparierte Stelle erscheint als Faden.
Abb. 22: Fadenquarz
11) Gitterquarz
Gitterquarze entstehen während der Bildung von Schriftgraniten (gleichzeitige Ausbildung von Quarz und Mikroklin (Feldspat)), wobei das Quarzwachstum überwog und der Mikroklin aufhörte zu wachsen.
Abb. 23: Gitterquarz
12) Zepterquarz
Zepterquarze bestehen aus zwei Einzelkristallen, wobei einer auf dem anderen gewachsen ist. Beide Quarze sind dabei auf der c-Achse.
Abb. 24: Zepterquarz
13) Gürtelquarz
In der Mitte des Quarzes kommt es zu Zepterbildungen.
Abb. 25: Gürtelquarz
14) Jacaré-Quarz (Elestial-Quarz)
Auf den Rhomboederflächen des Quarzes sind weitere Quarze gewachsen. Die kleineren Quarze teilen sich mit dem großen Quarz ein Kristallgitter, wodurch die gebildeten Rhomboederflächen parallel zu den bereits vorhandenen sind.
Abb. 26: Jacaré-Quarz
15) Kathedralenquarz
Kleinere Quarze wachsen dicht am Hauptkristall und parallel zu ihm.
Abb. 27: Kathedralenquarz
17) Regenbogen- oder Irisquarz
Irisquarze zeigen spektralfarbende Farbspiele auf Rhombiederflächen eines Quarzes. Diese Reflexion wird durch Zwillingslamellen nach dem Brasilianer-Gesetz hervorgerufen.
Beim Sprossenquarz kommt es zur Ausbildung vieler Tochterkristalle, bedingt durch einen Baufehler im Kristallgitter.
Wie ihr wisst, gibt es viele Quarzvarietäten, auf die wir in diesem Beitrag allerdings nicht eingehen, da viele davon ihren eigenen Beitrag bekommen werden. Was man allerdings sagen kann, ist, dass die Farben (z.B. bei Rosenquarz) durch Einschlüsse von anderen Mineralen oder Fremdionen zustande kommt, da Quarz allochromatisch ist. Einige Variationen entstehen durch kryptokristallinen Quarz, andere wiederum durch Verwachsungen mit faserigen (Tigerauge) oder nadeligen (Blauquarz) Fremdmineralen.
- Auswahl an Quarzvarietäten: Rauchquarz, Citrin, Amethyst, Rosenquarz, Prasiolith (grüner Quarz), Milchquarz, Tigerauge, Falkenauge, Quarzkatzenauge, Blauquarz, Prasem, Aventurinquarz, Eisenkiesel
- Chalcedone, Achate, Jaspis, Chrysopras, Onyx, Plasma, Heliotrop und Hornstein (Feuerstein, Flint) sind kryptokristalline Quarzvarietäten
Da sich Quarze nur unter einer Bedingung nicht bilden können (darauf kommen wir zu sprechen, wenn wir über Feldspäte reden), wäre es einfacher zu sagen, wo Quarze nicht vorkommen. Kurzum, Quarze können (so gut wie) überall auf der Welt gefunden werden.
Auf Mindat.org (https://www.mindat.org/min-3337.html ) sind 91345 Quarzfundstellen gelistet, wovon 294 „signifikant“ genannt werden (dabei geht es nicht nur um Bergkristall, sondern um alle Quarzvarietäten).
Quarz ist nicht fluoreszierend. Reagiert ein Quarzkristall auf UV-Licht, sind es andere Minerale, welche meist im Quarz eingeschlossen sind, die darauf reagieren.
Quarz weist aber eine andere Lumineszenz auf, nämlich die Tribolumineszenz. Dabei luminesziert Quarz durch das Aneinanderreiben mit einem anderen Quarz.
https://www.youtube.com/watch?v=MzBXXmcaf2M
Häger, Tobias; Wehrmeister, Ursula, Edelsteine, Bestimmung, Eigenschaften und Behandlung, 2. Auflage, Berlin 2021.
Okrusch, Martin; Matthes, Siegfried; Mineralogie, Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde, 9. Auflage, Berlin 2014.
https://www.mindat.org/min-3337.html
https://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Mineralienportrait/QuarzAbb.17: https://www.mineralienatlas.de/viewF.php?param=1327652233
Abb.18: https://www.mindat.org/photo-402044.html
Abb.19: https://www.mineralienatlas.de/viewF.php?param=1469809893