Estructuralmente se distinguen dos tipos de cuarzo:cuarzo-α ycuarzo-β. Laamatista, elcitrino y elcuarzo lechoso son algunas de las numerosas variedades de cuarzo que se conocen engemología.
El cuarzo tiene múltiples usos. Existen muchas variedades de cuarzo, algunas de las cuales se clasifican comopiedras preciosas. Desde la Antigüedad, las variedades de cuarzo han sido los minerales más utilizados en la fabricación dejoyas ytalla en piedra dura, especialmente enEurasia. En forma pura, se utiliza para fabricar vidrios especiales, y es también el componente principal delvidrio común. Los cristales de cuarzo, habitualmente artificiales, son piezoeléctricos, y se utilizan en osciladores electrónicos, en relojes y en radiotrasmisores y receptores. Su dureza hace que se emplee como abrasivo. La arena de cuarzo se utiliza en la construcción, para fabricar moldes para metalurgia y en otros muchos usos.[2]
El cuarzo es elmineral que define el valor 7 en laescala de dureza de Mohs, un método cualitativo derascado para determinar la dureza de un material a la abrasión.
La palabra cuarzo proviene dequarz delidioma alemán y su primer registro en tal forma es de 1530 en los escritos deGeorgius Agricola.[3][4]Quarz a su vez proviene de la palabratwarc delalto alemán medio; se ha sugerido que esta deriva de unalengua eslava occidental. Según esta línea las palabrastwardy, delpolaco, ytvrdy delcheco, harían la conexión entre la palabra cuarzo y la palabratvrudu delantiguo eslavo eclesiástico que significa duro.[4] Otras fuentes atribuyen el origen de la palabra cuarzo yquartz a la palabraquerkluftertz del dialecto alemánalto sajón que significamena de veta atravesada.[5] La palabra delgriego antiguo para cuarzo,krystallos, dio origen a la palabra cristal.[3]
El cuarzo pertenece alsistema cristalino trigonal a temperatura ambiente, y alsistema cristalino hexagonal por encima de 573 grados Celsius (846,2 K; 1063,4 °F). Laforma cristalina ideal es unprisma de seis caras que termina en pirámide de seis caras en cada extremo. En lanaturaleza los cristales de cuarzo son a menudogemelos (con cristales de cuarzo maclados diestros y zurdos), distorsionados, o tan entrecrecidos con cristales adyacentes de cuarzo u otros minerales que sólo muestran parte de esta forma, o carecen totalmente de caras cristalinas obvias y parecen masivos.[6][7] Los cristales bien formados se suelen formar como unadrusa (una capa de cristales que recubre un vacío), de la que lasgeodas de cuarzo son ejemplos particularmente finos.[8] Los cristales están unidos por un extremo a la roca que los rodea, y sólo hay una pirámide de terminación. Sin embargo, los cristales biterminados se producen donde se desarrollan libremente sin sujeción, por ejemplo, dentro deyeso.[9]
Un par quiral de cuarzo alfa.
El α-cuarzo cristaliza en el sistema cristalino trigonal,grupo espacialP3121 oP3221 (grupo espacial 152 o 154 resp.) dependiendo de la quiralidad. Por encima de 573 grados Celsius (846,2 K; 1063,4 °F), el cuarzo α enP3121 se convierte en el hexagonal más simétricoP6422 (grupo espacial 181), y el cuarzo α enP3221 pasa al grupo espacialP6222 (no. 180).[10] Estos grupos espaciales son realmente quirales (cada uno pertenece a los 11 pares enantiomorfos). Tanto el cuarzo α como el cuarzo β son ejemplos de estructuras cristalinas quirales compuestas por bloques de construcción quirales (tetraedros de SiO4 en este caso). La transformación entre α- y β-cuarzo sólo implica una rotación comparativamente menor de los tetraedros entre sí, sin un cambio en la forma en que están unidos.[6][11] Sin embargo, hay un cambio significativo en el volumen durante esta transición, y esto puede provocar una microfractura significativa en la cerámica[12] y en rocas de la corteza terrestre.[13]
Estructura cristalina del α-cuarzo (las bolas rojas son de oxígeno y las grises de silicio)
El cuarzo es óxido de silicio, llamado comúnmentesílice. Su fórmula química esSiO2. Dependiendo del criterio que se considere, químico o estructural, ocupa diferentes lugares en las clasificaciones. En laclasificación de Strunz y en la de Hey se atiende al aspecto químico y se lo considera un óxido. En la clasificación de Dana se atiende a su estructura y se lo considera un tectosilicato.[14] Puede contener como impurezas diversos elementos, especialmente aluminio,litio,sodio,potasio,hierro otitanio.[3] Su fractura esconcoidea y no tieneexfoliación.[15] Tiene una dureza de grado 7 en laescala de Mohs, de manera que puede rayar el vidrio y losaceros comunes.[16][17]
Existen dos formas de cuarzo según su estructura: cuarzo-α y cuarzo-β.[16] El cuarzo-α obajo cuarzo tieneestructura trigonal y puede existir hasta una temperatura de 573 °C.[16] Por encima de ella se transforma en cuarzo-β oalto cuarzo que es deestructura hexagonal.[16][18] A temperaturas sobre 867 °C, el cuarzo-β se transforma lentamente entridimita, otro mineral de sílice.[3]El cuarzo-β solamente puede formarse a temperaturas superiores a 573 °C, por lo que aparece solamente en materiales de origen magmático, no hidrotermales. Su estructura cristalina es inestable, y al contrario que en el caso de latridimita y de lacristobalita, no puede mantenerse al enfriarse, por lo que todos los ejemplares visibles en yacimientos naturales son realmentepseudomorfosis formadas por cuarzo-α. Morfológicamente se diferencian porque los cristales de cuarzo-β tienen el prisma muy corto o inexistente, y las terminaciones son realmente pirámides, no combinación de dos romboedros .[19]
El cuarzo puro, tradicionalmente llamado cristal de roca o cuarzo claro, es incoloro y transparente o translúcido y se ha utilizado a menudo para talla en piedra dura, como elCristal de Lotario. Entre las variedades de color más comunes se encuentran el citrino, el cuarzo rosa, la amatista, el cuarzo ahumado, el cuarzo lechoso y otros.[20] Estas diferenciaciones de color surgen de la presencia de impurezas que cambian los orbitales moleculares, provocando que algunas transiciones electrónicas tengan lugar en el espectro visible causando colores.
La distinción más importante entre tipos de cuarzo es la demacrocristalino (cristales individuales visibles a simple vista) y las variedadesmicrocristalino ocriptocristalino (agregados de cristales visibles sólo con gran aumento). Las variedades criptocristalinas son translúcidas o mayoritariamente opacas, mientras que las variedades transparentes tienden a ser macrocristalinas. Lacalcedonia es una forma criptocristalina desílice formada por finos intercrecimientos tanto de cuarzo como de sumonoclínico polimorfomoganita.[21] Otras variedades de gemas opacas de cuarzo, o rocas mixtas que incluyen cuarzo, que a menudo incluyen bandas o patrones de color contrastados, son ágata,cornalina o sardónica,ónice,heliotropo, yjaspe.[6]
Es el mineral más común de lacorteza terrestre.[15] Está presente en una gran cantidad derocas ígneas,metamórficas ysedimentarias.[3] Suele aparecer envetasepitermales.[22] En algunas vetas ocurre junto acalcita yminerales de mena.[23] Es el mineral típico y mayoritario de algunas rocas magmáticas, como elgranito, las dioritas y la andesita, de rocas filonianas como laspegmatitas, y debido a su dureza y resistencia a la meteorización se encuentra en lasrocas sedimentarias que proceden de aquellas, como laarenisca,[3] y en rocasmetamórficas como lacuarcita.[22] La arena de playa puede llegar a estar compuesta de más de un 95 % de cuarzo, y el granito tiene de 20 % a 60 % de cuarzo.[16] En las rocas sedimentarias el cuarzo puede solubilizarse y recristalizar de nuevo, cementando dichas rocas. A ese cuarzo removilizado se le llama cuarzo secundario.[3]
Cristal de cuarzo sintético cultivado por el métodohidrotérmico, de unos 19 cm de largo y unos 127 gramos de peso
No todas las variedades de cuarzo son naturales. Algunos cristales de cuarzo transparente pueden tratarse mediante calor oirradiación gamma para inducir el color donde no se habría producido de forma natural. La susceptibilidad a tales tratamientos depende del lugar de donde se extrajo el cuarzo y de la presencia de elementos en forma de trazas.[25]
Laprasiolita, un material de color oliva, se produce mediante tratamiento térmico,[26] aunque también se ha observado prasiolita natural en la Baja Silesia en Polonia.[27] Aunque el citrino se da de forma natural, la mayoría es el resultado del tratamiento térmico de la amatista o del cuarzo ahumado.[26] Lacornalina ha sido tratada térmicamente para profundizar su color desde tiempos prehistóricos, y muchas ágatas se colorean artificialmente.[28]
Debido a que el cuarzo natural es a menudomaclado, el cuarzo sintético se produce para su uso en la industria. Los cristales individuales, grandes y sin defectos, se sintetizan en unautoclave mediante un procesohidrotermal.[29][6][30]Al igual que otros cristales, el cuarzo puede serrecubierto con vapores metálicos para darle un brillo atractivo.[31][32]
Existen muchas variedades de cuarzo, varias de las cuales se utilizan como gemas, generalmente de valor relativamente bajo. Las variedades macrocristalinas se clasifican por el color, y las más abundantes y utilizadas tienen nombres propios:[33]
Cuarzo lechoso: traslúcido o casi opaco por la presencia de microinclusiones de gas o líquidos.
Cuarzo ahumado: transparente y de distintos tonos de gris; el color se debe a la presencia de trazas de aluminio junto con la acción de la radiactividad.
Cuarzo morión: como el ahumado, pero negro y casi opaco.
Cuarzo citrino: de color amarillo hasta anaranjado claro, debido también a la presencia de trazas de aluminio.
Amatista: de color violeta más o menos intenso, debido a la presencia de iones férricos.
Cuarzo rosa: de ese color, por microinclusiones de dumortierita o por la presencia de trazas de fósforo y aluminio.
El cuarzo destaca por su resistencia a lameteorización y cuando sí se meteoriza no forma minerales nuevos.[3][35] Su meteorización ocurre mediantedisolución la cual se concentra enfracturas y en sitios dedislocación del cristal.[35] La disolución deja hoyos de ataque químico con forma triangular conorientación cristalográfica.[35] En una roca los granos de cuarzo residual que van quedando a medida que progresa la meteorización son en general menores a los granos o cristales iniciales.[35] Hay investigaciones que reportan incrementos en la angularidad del cuarzo producto de la meteorización, aunque también hay investigaciones que indican lo contrario.[35]
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