4 OXIDES (Hydroxides, V[5,6] vanadates, arsenites, antimonites, bismuthites, sulfites, selenites, tellurites, iodates) 4.D Metal:Oxygen = 1:2 and similar 4.DA With small cations 4.DA.05 Quartz SiO2 Space Group P 3121,P 3221 Point Group 3 2
Les cristaux de quartz se présentent souvent comme des masses ressemblant à duverre, de teinte gris laiteux et à l'éclat gras, sansforme cristalline spécifique. Ces cristaux se sont formés tardivement et ont occupé l'espace entre des cristaux développés plus précocement.
Les cristaux de quartz dont la croissance s'est effectuée à partir d'unsubstratum montrent des faces prismatiques et se terminent par une pyramide (l'autre extrémité étant englobée dans la roche). Certains quartz qui se sont développés au sein desédiments peuvent montrer des pyramides à leurs deux extrémités (quartz bipyramidés deshyacintes de Compostelle, dans leTrias des Pyrénées et des Asturies)[10].
C'est en 1907 que le cristallographe allemandOtto Muegge (Mügge) a montré les différences qui existaient entre le quartz α, qui est le polymorphe décrit ici, et lequartz β.
Lastructure cristalline est hexagonale à haute température (quartz β,groupe d'espaceP6421 ouP6221), trigonale à basse température (quartz α, groupe d'espaceP3121 ouP3221). L'enroulement des hélices de tétraèdres SiO4 peut se faire dans les deux sens, gauche ou droit, ce qui explique les deux groupes d'espace pour chacun despolymorphes, β et α.
Bien que la structure cristalline du quartz alpha soit décrite dans la plupart des textes français de minéralogie comme étant « hexagonale, système rhomboédrique », Massimo Nespolo, professeur de minéralogie et cristallographie, affirme que cette classification serait erronée[11]. Le quartz α cristallise en fait dans le groupe d'espaceP3121 (quartz gauche) ouP3221 (quartz droit), à réseau hexagonal, comme indiqué par le symbole « P ». Le système cristallin du quartz α est donc trigonal, car le quartz α contient un axe d'ordre trois comme élément de symétrie d'ordre le plus élevé. Le terme « rhomboédrique » s'applique au réseau, mais le réseau du quartz est toujours hexagonal. D'après cet auteur, il ne faut donc pas confondre la nomenclature du « système cristallin », d'où le terme rhomboédrique est absent, avec celle du « système réticulaire », d'où le terme trigonal est absent. Dans le système réticulaire, un cristal rhomboédrique correspondra à un cristal trigonal dans le système cristallin. Cependant, un cristal qui appartient au système cristallin trigonal peut avoir un réseau soit rhomboédrique, soit hexagonal, d'où la possibilité d'appartenance aux deux systèmes réticulaires. L'article sur lastructure cristalline présente une explication plus complète du problème.
Le quartz présente aussi la particularité d'être classé parmi lessilicates et particulièrement dans lestectosilicates, si l'on suit la classification de Dana, mais il est également classé dans les oxydes (dioxyde de silicium) si l'on suit laclassification de Strunz. Dans le présent article il a été classé volontairement dans la classe des silicates alors que Wikipédia a choisi pour laminéralogie la classification de Strunz, la silice étant en effet l'archétype des silicates. Ceci montre la difficulté qui existe parfois à la mise en place d'une classification en sciences naturelles.
À573 °C (le « point quartz » en cuisson de poterie[12]), le quartz α (polymorphe de basse température) se transforme en quartz β (polymorphe de haute température). C'est une transformation displacive — les déplacements relatifs des atomes y sont environ dix fois plus petits que leur distance inter-atomique — avec une augmentation de volume de l'ordre de 0,829 %.Contrairement à la phase α, la phase β n'est que très peupiézoélectrique.
À températures supérieures, le quartz se transforme entridymite puis encristobalite. D'autres polymorphes se forment à pressions élevées :coésite etstishovite.
Le quartz peut présenter unefluorescence en fonction des impuretés qui le composent. Il peut également présenter les phénomènes detriboluminescence[13].
Le quartz n'absorbe pas dans l'ultraviolet, on utilise donc des cuves en quartz pour mesurer l'absorbance de molécules qui absorbent dans l'UV (ADN par exemple).
Carte des principaux pays producteurs de quartz dans le monde.
Les cristaux naturels de quartz peuvent atteindre des tailles considérables : le plus grand monocristal de quartz connu a été trouvé à Manchõ Felipe, près d'Itaporé (Goiás,Brésil) : 6,1 × 1,5 × 1,5 m, pour un poids estimé de 40 tonnes[14].
Actuellement, le quartz naturel, qui se trouve partout dans le monde (les principaux gisements se trouvent auBrésil), n'est plus guère exploité que pour servir de germe dans le processus de fabrication de quartz synthétique, cette synthèse étant industrialisée depuis la fin de laSeconde Guerre mondiale.
Dans le nord-ouest du Québec, le quartz est un des principaux indices de la présence de l'or dans sa masse. Sa couleur se présente surtout sous un blanc laiteux ou gris pâle.
Les cristaux de quartz paraissent souvent assez purs mais en réalité, ils contiennent presque toujours desinclusions plus ou moins invisibles qui renseignent sur leurs conditions de croissance : « flèches d'Amour » ou « flèches de Cupidon », cristaux aciculaires droits avec les aiguilles noires de tourmaline développées de façon plus ou moins anarchique, les aiguilles brunes degoethite ou jaunes derutile ; « cheveux de Thétys », cristaux aciculaires courbes avec les fibres vertes d'actinote ou d'un autre minéral de la vaste famille desamphiboles ; « cheveux de Vénus », avec les flèches et cheveux jaune d'or de rutile ; « yeux de taureau », avec des fibres rouges parallèles, « yeux de taureau » avec des fibres rouges, « yeux de faucon » avec des fibres bleues, « yeux de fer » avec des fibres jaunes, rouges et parties métalliques, « yeux de tigre » avec des fibres jaunes[15].
Dans lanature, le quartz se présente rarement sous la forme demonocristaux de qualité suffisante pour l'industrie, qui utilise ses propriétéspiézoélectriques (présence demacles). Les cristaux peuvent également comporter desinclusions, liquides, gazeuses (quartz aérohydres[20]) ou solides, par exemple d'amphibole, de hornblende ou de rutile.
Le quartz est utilisé dans de nombreux domaines :
la réalisation de sols industriels (anti-usure) ;
l'épuration des eaux ;
le sablage industriel ;
matériau de décoration (parcs, allées, parkings…) ;
Les propriétéspiézoélectriques du quartz en font un élément incontournable deshorloges modernes (voirfréquence propre) ; le quartz constitue un excellent résonateur, sonfacteur de qualité à vide dépassant souventles 500 000. Il est utilisé soit dans les oscillateurs à grande stabilité (références de temps secondaires), soit dans les filtres de haute qualité — par exemple, en BLU (bande latérale unique).
Le quartz peut être employé, tout comme lesilex, pour démarrer un feu : l'étincelle produite par la percussion d'une lame en acier permet d'enflammer un matériau combustible tel l'amadou.
En poterie, le quartz sert d'« ossature » aux pâtes dont il assure la bonne tenue à la cuisson[21]. De nombreuses pâtes de céramiques comprennent des inclusions de grains de quartz ; sauf exception, ce sont des pâtes dites « semi-fines »[22].
Porcelaine
Il participe également à la fabrication de laporcelaine (une céramique à pâte non poreuse, vitrifiée, translucide, faite d'un mélange dekaolin[21] à 50 %[23], d'argile, defeldspath et de quartz)[21].
Couverte
Il entre aussi dans la composition decouverte, un enduit vitrifié à la cuisson, fait principalement defeldspath et de quartz[21] (dans la couverte, lasilice du quartz est le composant qui se vitrifie[24]).
« Point quartz »
En cuisson de poterie, le « point quartz » est la température de573 °C[12] à laquelle le quartz α se transforme en quartz β (voir plus haut la section « Propriétés physiques »). Du point de vue de la poterie, c'est le point auquel la silice cristalline se transforme en silice vitreuse en même temps qu'elle atteint son point de dilatation maximale. Cette modification physique brutale a pour effet de fragiliser la pièce ; un effet que l'on atténue en ajoutant à la pâte undégraissant, du talc, du sable ou de lachamotte[25]. C'est aussi la raison pour laquelle on évite de passer trop rapidement cette température lors de la cuisson d'un dégourdi[21] enbiscuit[12].
Les pourcentages de quartz dans les céramiques du début de notre ère sont souvent - mais pas systématiquement - à peu de chose près similaires à ceux des pâtes avant cuisson. Certaines céramiques plus tardives, cuites à plus hautes températures ; et beaucoup de céramiques contenant une proportion élevée de calcaire, sont moins riches en quartz car celui-ci s'est pour une grande part transformé pendant la cuisson[26]. Ainsi la proportion de quartz dans les céramiques antiques permet l'établissement d'une méthode de classement et de caractérisation des céramiques[26]. Par exemple, le pourcentage en quartz descéramiques sigillées régionales (dont l'engobe est très mince) dépasse rarement 15 %[26], alors que celui des céramiques fines à engobe blanc (plus épais que l'engobe des sigillées) est souvent supérieur à 30 %. Ce point se retrouve dans le choix de l'argile servant à fabriquer le corps des pièces : aucun des ateliers ayant fabriqué des céramiques fines à pourcentage élevé en quartz n'a fabriqué de sigillée[26].
Mircea Eliade souligne[27] que le cristal de roche (quartz hyalin) joue un rôle important dans lescroyances et lespratiques magiques, ouchamanistes, de nombreux peuples primitifs (Aborigènes d'Australie,Négritos de lapéninsule Malaise,Amérindiens...) Généralement considéré comme d'origine céleste, le quartz confère leur pouvoir aux chamans etmedicine-men ; lors desrites d'initiation, des morceaux de quartz peuvent être introduits dans le corps du néophyte, par exemple en lui faisant boire une eau contenant des cristaux. Divers mythes font référence à des lieux surnaturels tapissés de cristaux, ou à untrône de cristal utilisé par l'Être suprême. D'autres traditions[28],[29] évoquent le pouvoir magique devoler conféré par le cristal de roche. Le quartz lui-même est parfois considéré comme de la « lumière solidifiée ». Une trace de ces croyances s'est maintenue dans certainscontes traditionnels européens, évoquant une « montagne de verre » ou de cristal : voir par exemple le conterusse intituléLa Montagne de cristal et certainsContes de Grimm.
On trouve souvent dans le commerce des pierres sous la dénomination de « quartz mystique ». Ces pierres ont une base naturelle en quartz hyalin mais elles sont entourées, à chaud, d'un fin film d'oxyde de titane qui leur donne un aspect irisé[30]. Ce traitement artificiel est également appliqué à d'autres pierres fines ou précieuses quand leur coloris est trop diaphane afin de rehausser leur coloris et leur valeur marchande. Il s'agit donc d'une dénomination purement commerciale, qui ne modifie absolument pas la nature de la pierre et ne lui attribue aucun « pouvoir ».
Certaines personnes utilisent des pierres de quartz (majoritairement rose ou fumé) afin de se prémunir contre les « mauvaisesondes électromagnétiques » émises par les équipements électroniques[31]. En réalité, si le quartz est lui-même légèrement opaque à certaines ondes qui le traversent, il n'« aspire » en aucun cas les rayonnements passant autour de lui et ne constitue donc pas unblindage électromagnétique.
↑Sur le plan chimique, le quartz n'est pas unsilicate mais unoxyde. Enminéralogie, les minéraux de composition SiO2 (silice) sont cependant regroupés avec les (vrais) silicates en raison de la continuité desstructures cristallines.
↑abc etdMaurice Picon, Robert Périchon et Jeanne Condamin, « Le dosage du quartz dans les céramiques. Application à quelques problèmes des sigillées »,Revue archéologique du Centre de la France,vol. 4,nos 3-4,,p. 281-286(lire en ligne, consulté le).
![Reliquaire en quartz, Stupas de Bhojpur, Ier siècle av. J.-C.[32].](/mt/?noimg=&dark=on&url=https%3a%2f%2ffr.wikipedia.org%2fwiki%2fFichier%3aBhojpur_Stupa_2_rock_crystal_reliquary.jpg)
![Reliquaire en quartz, en forme d'oie Hamsa, Gandhara, Ier siècle[33].](/mt/?noimg=&dark=on&url=https%3a%2f%2ffr.wikipedia.org%2fwiki%2fFichier%3aCrystalGoose.JPG)
