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Glitzernde Kostbarkeiten : Quarz

Marmaroscher Quarz, Fundort Mellau - © inatura / Peter Wagenplast
Marmaroscher Quarz, Fundort Mellau


Quarz ist von seiner chemischen Zusammensetzung her ein Oxid, wird aber oft gemeinsam mit den Silikaten behandelt. Sein Grundbaustein ist das SiO4-Tetraeder. Jedes Silizium-Atom ist von 4 Sauerstoff-Atomen umgeben. Die Tetraeder sind über die Sauerstoff-Atome zu einem Gerüst verbunden - jedes Sauerstoff-Atom gehört zu 2 Tetraedern, daher die chemische Formel SiO2.

Der Quarz ist ein sehr stabiles Material. Von Säuren wird er kaum angegriffen. Durch seine hohe Härte wird er beim Flusstransport wenig abgeschliffen. Während andere Minerale zersetzt und zerrieben werden, bleibt Quarz bestehen. Die meisten Küstensande bestehen fast ausschliesslich aus gut sortiertem Quarzsand.

Quarz entsteht durch Kristallisation aus einer sauren Schmelze entweder als Ergussgestein (Vulkanit, z.B. Quarzporphyr; Vulkanus = der römische Gott des Feuers) oder als Tiefengestein (Plutonit, z.B. Granit; Pluto = der Gott der Unterwelt), als hydrothermale Bildung aus einer heissen, wässrigen Lösung in Gesteinsspalten (Klüfte, Erzgänge), und durch Umkristallisation während der Metamorphose (Gesteinsumwandlung unter Druck und Temperatur).

Manche Lebewesen wie Kieselschwämme oder Radiolarien (mikroskopisch kleine Einzeller) bauen ein Skelett aus Kieselsäure = Quarz. Während der Verfestigung eines Ablagerungsgesteins ( = Diagenese) kann diese Kieselsäure zu Hornstein-Knollen konzentriert werden.

Heute findet man oft auch die (im Deutschen falsche) Schreibweise Quartz, die aus dem Englischen übernommen wurde.

Als Quarzit wird ein Gestein bezeichnet, das fast auschliesslich aus Quarz besteht. Im deutschen Sprachraum ist dieser Begriff auf Umwandlungsgesteine beschränkt, im Englischen kann auch ein reiner Quarzsandstein (Ablagerungsgestein) als "Quartzite" bezeichnet werden - für Verwirrung ist gesorgt!

Quarz kann sowohl eigenfarbig als auch fremdfarbig sein. Je nach Farbe unterscheidet man mehrere Varietäten:


Bergkristall

Griechisch krystallos heisst Eis, bezeichnet aber auch alles eisartige. Plinius hielt den Bergkristall für Eis, das so fest gefroren ist, dass es nicht mehr auftauen kann. Doch schon im Mittelalter stellte Konrad von Megenberg fest, dass Bergkristall auch in heissen Ländern vorkommt. Bis ins 17. Jahrhundert bezeichnete das Wort Kristall ausschliesslich den Bergkristall. Erst später wurden alle eben begrenzten Minerale generell als Kristalle bezeichnet. Zur Unterscheidung wurde der farblose Quarz zum crystallus montanus, zum Bergkristall. 

Leicht rauchiger Bergkristall, Fundort Val Nalps (Graubünden, CH) - © inatura / Georg Friebe
Leicht rauchiger Bergkristall, Fundort Val Nalps (Graubünden, CH)


Der (vermutlich) grösste Bergkristallfund in den Alpen wurde 1719 am Zinggenstock im Grimselgebiet (CH) getätigt. Den Strahlern wurde vom Pfarrer Betriebskapital zur Verfügung gestellt, für das er selbst einen Kredit aufgenommen hatte. Das Betriebskapital wurde in Bergkristall zurückgezahlt. Da enorme Mengen gefunden wurden, befürchtete der Pfarrer einen Preisverfall und erwirkte 1724 ein Schürfverbot. Er starb kurz darauf an einem Herzinfarkt. Das Schürfverbot blieb aufrecht, bis seine Witwe alles Material verkauft hatte. Aus dem Fund sind nur 2 unbearbeitete Kristalle erhalten: da in der Anfangszeit die Funde nicht ordnungsgemäss versteuert wurden (10 % ab 1712, davor 5%), wurden 2 Kristalle beschlagnahmt. Sie stehen heute im Naturmuseum Bern. Insgesamt wurden ca. 20 Tonnen Bergkristall geborgen.


Marmaroscher [Diamanten] 

Qaurzkristalle aus Sedimentgesteinen werden oft als "Marmaroscher [Diamanten]" bezeichnet. In der Schweiz ist der Name "Öhrli-Diamanten" gebräuchlich. Meist sind es kurzprismatische, doppelendige Kristalle mit Wachstumsstörungen: Fenster- und Skelettbildungen, manchmal auch Zepterbildungen (= 1 grösserer Kristall auf einer dünnen Kristall-Säule aufgewachsen). Sie wurden Anfang 18. Jahrhundert noch für Diamanten gehalten:

Zepterquarz aus der Frutzschlucht bei Rankweil - © inatura / Georg Friebe
Zepterquarz aus der Frutzschlucht bei Rankweil


Das siebente Geschlecht [der Diamanten] ist zuweilen rund, zuweilen auch sechseckicht, einige sind härter, einige auch weicher, als die andern, haben ihren Namen von dem Orte, da sie gefunden werden. Dahero einige Böhmische, einige Englische, andere Schottische, noch andere Ungarische, wie auch welche Armenische heissen. Unter den Geschlechtern der eckichten sind einige die weichsten, und nicht viel besser, als Crystallen. Etliche unter den runden sind den Kiesel=Steinen gleich, aber weit härter, und diese haben den Glantz, wie einige von den orientalischen. [Zedler, 1732: Bd. 1 A-Am, Sp. 448-450].

Das ehemals ungarische Komitat Marmarosch (heute Maramures) liegt im nordwestlichen Rumänien und in der Ukraine. Es "... hat eine Fläche von 189 QMeilen mit 184470 Einwohnern. [...] Der Hauptreichthum besteht in Steinsalz, daneben finden sich Gold und zahlreiche Bergkrystalle, von der verschiedensten Größe, bekannt unter dem Namen marmaroscher Diamanten. Auch an Mineralquellen ist das Land reich."


Rauchquarz, Morion

Durch Fehlstellen (hervorgerufen durch natürliche radioaktive Bestrahlung) in Kristallgitter rauchbraun gefärbter Bergkristall. Fast schwarze Varianten heissen Morion. Sie waren in früheren Jahrhunderten wenig beliebt, da die Farbe bei Kunstgegenständen als störend empfunden wurde. Heute sind Morione so sehr gesucht, dass normale Rauchquarze durch radioaktive Bestrahlung nachgedunkelt werden.


Amethyst

Diesem violett gefärbten Quarz wird seit dem Altertum nachgesagt, dass er vor Trunkenheit schützt. Davon kommt auch sein Name: griechisch amethystos = der Unberauschte.

Seine Farbe verdankt er Fehlern im Kristallgitter infolge Einbau von Eisen kombiniert mit radioaktiver Bestrahlung. Alpine Amethyste können am Sonnenlicht ausbleichen. Brasilianische Stücke werden im Ofen gebrannt. Sie werden dann goldgelb und kommen unter den Bezeichnungen "Goldtopas" oder "Citrin" in den Handel. Es gibt aber auch echten Citrin: einen gelb gefärbten Quarz.

Amethyst, Fundort: Las Vigas (Vera Cruz, Mexico) - © inatura / Georg Friebe
Amethyst, Fundort: Las Vigas (Vera Cruz, Mexico)


Gwindel

Parallelverwachsung mehrerer Kristalle, wobei die kristallographischen Hauptachsen der Einzelkristalle nicht in einer Ebene liegen sondern gegeneinander verdreht sind.


Fensterquarz

Manchmal wachsen die Kanten eines Kristalls schneller als die Flächen. Es entsteht ein "Rahmen" um eine vertieft liegende Kristallfläche. Man spricht von Fensterbildungen. Später versucht der Kristall, auch die Fläche auszufüllen. Um Material zu sparen, bildet sich eine "Fensterscheibe" zwischen den Kanten, wobei der darunter liegende Raum frei bleibt. Er wird (je nach Entstehungsort des Kristalls) mit Flüssigkeit oder Ton gefüllt.


Skelettquarz

Synonym zu Fensterquarz, wird aber auch (fälschlich) für sekundär angeätzte Kristalle bzw. deren Überbleibsel verwendet.


Phantomquarz

Das Kristallwachstum verläuft nicht gleichmässig. Es kann zum Stillstand kommen - erst später wächst der Kristall weiter. In der Zwischenzeit können sich andere Minerale auf dem Kristall ablagern. Am häufigsten bildet Chlorit grüne Überzüge, die beim Weiterwachstum in den Bergkristall eingeschlossen werden. Seltener sind Einschlüsse von Graphit oder Tonmineralen ("Kluftlehm"). Je nach Häufigkeit der Wachstumsunterbrechungen sind ein oder mehrere solcher "Phantomkristalle" erkennbar. Die eingeschlossenen Minerale kristallisieren aus dem Kluftwasser und sinken von oben herab. Daher werden nur die Oberseiten der Kristalle von ihnen überzogen. Phantombildungen helfen bei der Rekonstruktion, wie eine Kristallgruppe ("Stufe") im Hohlraum ("Kluft") orientiert war. Phantombildungen sind besonders schön bei Quarz zu beobachten, können aber auch bei anderen Mineralen (z.B. Calcit) vorkommen.


Achat

Seinen Namen verdankt er angeblich einem Fluss Achates auf Silzilien, der heute nicht mehr eindeutig zu bestimmen ist. Heute bezeichnet Achat gebänderte Quarze, die in einer Blase in vulkanischem Gestein entstanden sind. Aber in der Antike und im Mittelalter wurde der Name für bunt gefärbte, gestreifte, gefleckte und geäderte Steine verwendet. Eigentlich ist Achat gar keine echte Abart des Quarzes. Die Bänderung entsteht, wenn sich verschiedene Quarzvarietäten (Chalzedon, Opal, Quarz) in Schichten abwechseln.

Die Mineralienhändler haben unzählige Namen für verschiedene Achate: Bandachat, Wolkenachat, Trümmerachat, Landschaftsachat, Moosachat, Augenachat, Onyx, Sardonyx, Punktachat ... Diese Phantasienamen richten sich nach dem Aussehen, und oft wird viel Unsinn über diese Steine berichtet. Moosachat ist selbstverständlich kein versteinertes Moos, wie in manchen Heilstein-Büchern zu lesen ist. Er sieht nur moosartig aus!

Achtung! Neongrüne, zuckerlrosa, violette und blaue Achate sind künstlich gefärbt. Neben Anilinfarben wird zur Färbung auch Schwefelsäure verwendet, die sich lange im Porenraum zwischen den einzelnen Kriställchen halten kann und kleinweise wieder abgegeben wird.


Chalcedon

Feinste Nädelchen und Fasern von Quarz bilden den Chalcedon. Er kann die unterschiedlichsten Farben annehmen und bekommt dann neue Namen: Sarder (graubraun), Plasma ( grün), Chrysopras (Apfelgrün durch Nickelverbindungen), Heliotrop (dunkelgrün mit roten Punkten), Karneol (rot, orange) u.v.a.m.


Jaspis

Der Name stammt aus dem Orient: assyrisch aspu, hebräisch jaspeh, griechisch iaspis. Der antike Jaspis hat mit dem heutigen Stein nichts gemein, sondern war vielleicht Nephrit (= "Jade"). Heute bezeichnet man feinkristallinen, dichten, undurchsichtigen, unterschiedlich gefärbten Quarz als Jaspis.


Technische Bedeutung

Bei den Namen der unterschiedlichen Quarz-Varietäten denkt man zuerst an Schmucksteine. Reiner Bergkristall wurde in früheren Jahrhunderten in Oberitalien (Mailand) zu repräsentativen Gefässen für die Königs- und Fürstenhäuser Europas geschliffen. Das Kunsthistorische Museum Wien zeigt eine grosse Zahl solcher Bergkristallgefässe (Schalen, Pokale etc.). Handelszentrum war vor allem Venedig. Italienische Händler kamen in die Alpen, mehr um Steine aufzukaufen als selbst zu suchen. Gemeinsam mit dem sagenhaften Image der reichen Stadt Venedig entstand daraus das Sagenmotiv des Venedigermännleins, eines zauberkundigen Fremden, der Gold aus Quellen schöpft und aus unscheinbaren Steinen wertvolle Kristalle zaubert. Wasserklarer Bergkristall ohne Risse und Einschlüsse wurde als "Mailänder Ware" bezeichnet und erzielte (umgerechnet auf Kaufkraft ca. 1980) einen Preis von ca. Sfr. 300.- / kg.

Weniger bekannt ist, dass reiner Bergkristall (heute künstliche Kristalle) in der Optik für Linsen und Prismen Verwendung findet. Natürliches Material wird gebrochen, gereinigt und zu optischem Quarzglas verarbeitet.

Gebrochenes Quarzgestein (Quarzit) wird mit wenig gebranntem Kalk und Wasser zu "Ziegeln" geformt und dann gebrannt. Die so entstandenen Silikasteine haben eine hohe Druckfeuerbeständigkeit bis ca. 1700°C und werden in Hochöfen eingesetzt.

Quarzsand findet weiters als Schleifmittel und zum Sandstrahlen, aber auch als Formsand in der Metallverarbeitung (Giesserei) und als Rohstoff in der Glasindustrie Verwendung.

Quarzuhren / Schwingquarz
Im idealen Quarzkristall heben sich die elektrischen Ladungen der Bestandteile Silizium und Sauerstoff gegenseitig auf. Durch Druck wird die Kristallgitterzelle zusammengedrückt, ein Ungleichgewicht entsteht, das ich in einer minimalen elektrischen Spannung äussert (Piezoelektrizität). Diese Spannung kann genutzt werden, um z.B. den Druck, der im Zylinder eines Automotors herrscht, zu messen. Umgekehrt kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung der Quarz zum Schwingen gebracht werden. Für solche Schwingquarze werden nur hochreine, künstliche Kristalle verwendet.

Die Piezoelektrizität wurde 1880 von den Gebrüdern Curie entdeckt. Eine erste Anwendung von Schwingquarzen erfolgte bereits 1928, aber erst im II. Weltkrieg erlangte diese Eigenschaft grössere Bedeutung. 1958 gelang die Synthese von Quarz. Als Ausgangsmaterial wurden aber weiterhin reine Quarze benötigt. Natürliche Schwingquarze stammten grossteils von Mount Ida / Hot Springs (Arkansas), weil dort hochreine, unverzwillingte Kristalle vorkommenen. Das Vorkommen war speziell in den 40er- und 50er-Jahren von wirtschaftlicher Bedeutung. Der heutige Abbau beliefert fast ausschliesslich den Mineralienmarkt. "Rauchquarze" aus Arkansas sind fast immer künstlich bestrahlt.


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