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Geology is the Way

Quarzo

Trigonale

SiO2

Il quarzo è la forma cristallina più comune di diossido di silice (SiO2) e il secondo minerale più abbondante sulla crosta terrestre dopo i feldspati. Il quarzo è un comune costituente della maggior parte delle rocce ignee acide e intermedie, di molte rocce metamorfiche, e delle rocce sedimentarie terrigene. Il nome ‘quarzo’ deriva probabilmente dalla parola Sassone ‘Querkluftertz’ (mineralizzazione in vena che taglia), dal momento che è anche un minerale comune in vene e rocce metasomatiche.

Struttura e chimismo
Il quarzo è un tettosilicato ed uno dei polimorfi naturali della SiO2. Esistono due forme principali di quarzo: quarzo-α, stabile sotto i 573 °C a pressione atmosferica, e quarzo-β, stabile tra 573 e 870 °C. Il quarzo-β ha un reticolo cristallino esagonale con ‘anelli0 di 6 tetraedri SiO4 legati gli uni agli altri. La struttura del quarzo-α è trigonale e caratterizzata da una leggera rotazione dei tetraedri SiO4 rispetto alla struttura del quarzo-β. La trasformazione α-β non richiede nessuno scambio di atomi o rottura di legame e avviene molto facilmente in natura. Il quarzo-α è una sostanza chirale con classe cristallina 32 e, di conseguenza, esiste in due forme: quarzo destro e quarzo sinistro. Il quarzo destro possiede un’elica virtuale di tetraedri SiO4 che si avvita attorno all’asse lungo (asse c) in senso orario. Nel quarzo sinistro, questa elica ha un avvitamento antiorario. Il quarzo è SiO2 quasi pura ma può contenere alcuni cationi in tracce come Al3+, Na+, Li+, K+, Ti4+ e Fe3+. In alcuni casi, l’impurità del quarzo dovuta alla presenza di questi cationi può dare origine a varietà colorate (es: affumicato, rosa, ametista…). Il quarzo è comunemente geminato. Geminati comuni sono costituiti dai geminati del Delfinato o Brasiliani, che si sviluppano tra cristalli sinistri e destri: i due individui sono generalmente compenetrati l’uno con l’altro con i loro assi c paralleli. Di conseguenza, questi geminati sono irriconoscibili otticamente in sezioni sottili standard. I geminati Giapponesi sono geminazioni fra cristalli di quarzo dello stesso tipo (destri o sinistri) in cui i due cristalli sono geminati sulle facce prismatiche e i loro assi c si intersecano ad un angolo di 84°33’.

Cristallo biterminato di quarzo (var. Diamante di Herkimer) dalla miniera di Ace of Diamonds, Città di Newport, New York, Stati Uniti. Dimensioni: 4.3 x 3.6 x 3.0 cm. Foto di Robert M. Lavinsky.

Proprietà
Abito: Prisma bipiramidale a sei lati, comunemente anedrale
Durezza: 7
Sfaldatura: assente
Geminazione: Delfinato (twin axis [0001]); del Brasile {11-20}; del Giappone {11-22}
Colore: incolore o bianco, talora nero, rosa, viola, arancione o verde
Lucentezza: vitrea o cerosa
Struscio: bianco
Alterazione: nessuna
In sezione sottile…
ε: 1.553
ω: 1.544
Colore: incolore
Birifrangenza (δ): 0.009 (grigio del prim’ordine)
Rilievo: basso
Segno ottico: +
[Mindat]

Caratteristiche di terreno
Il quarzo è incolore, non presenta sfaldature e non si altera in minerali secondari. É raro trovarlo nella sua forma euedrale (prismi bipiramidali) e comunemente si rinviene come grani anedrali o interstiziali nelle rocce ignee o livelli policristallini nelle rocce metamorfiche. Ad ogni modo, è facilmente identificabile perché appare trasparente con colorazioni grigiastre, mostra una lucentezza da vitrea a grassa e fratture concoidi. La lucentezza è vitrea sulle facce cristalline, che sono molto riflettenti, e cerosa o grassa sulle fratture concoidi irregolari. Livelli o vene massivi di quarzo possono apparire bianche ed opache, dal momento che contengono abbondante inclusioni, o sono microcristalline o deformate. In questi casi, la trasparenza alla luce è assente o molto ridotta. La durezza del quarzo sulla scala di Mohs è 7 (più duro del metallo) e, pertanto, il quarzo può incidere una piastra metallica.

Da sinistra a destra: due campioni di quarzo massivo e un cristallo di quarzo. La trasparenza è molto diversa ma la lucentezza e la frattura sono simili. Notare che le facce cristalline (campione euedrale sulla destra) sono molto riflettenti (vetrose). Foto di Marli Miller.

Il quarzo non presenta piani di sfaldatura e comunemente sviluppa fratture concoidi con la caratteristica lucentezza cerosa o grassa. Larghezza del campione: 11 cm. Foto di Siim Sepp (sandatlas.org).

Il quarzo nelle vene tende ad apparire massivo, opaco e bianco. Informalmente questo quarzo viene detto ‘quarzo latteo’. Il colore biancastro è legato alla presenza di abbondanti inclusioni fluide. Larghezza del campione 9 cm. Campione dal Marocco (Anti Atlante). Foto di Siim Sepp (sandatlas.org).

Quarzo in sezione sottile
Il quarzo è trasparente e incolore a N// e mostra colori di interferenza sul grigio del prim’ordine a NX. Mostra rilievo molto basso e non presenta sfaldature perfette (a volte, delle rare sfaldature imperfette possono essere presenti). Tutte queste caratteristiche permettono di distinguere facilmente il quarzo dai feldspati e dalla cordierite. Inoltre il quarzo è resistente all’alterazione e appare più pulito dei feldspati, che invece di alterano comunemente in fillosilicati. Il quarzo è uniassico positivo e ha allungamento positivo.
Nelle rocce ignee, si trova comunemente come cristalli anedrali, interstiziali nelle rocce plutoniche o riassorbiti in quelle vulcaniche. Nelle rocce metamorfiche, si trova spesso in livelli policristallini più o meno deformati.

Cristalli riassorbiti di quarzo in una riolite. Notare la limpidezza del quarzo. San Vincenzo, Toscana (Italia). Immagine a N// (campo: 2 mm). Foto di Alessandro da Mommio (alexstrekeisen.it).

Cristalli riassorbiti di quarzo in una riolite. Notare la limpidezza del quarzo. San Vincenzo, Toscana (Italia). Immagine a NX (campo: 2 mm). Foto di Alessandro da Mommio (alexstrekeisen.it).

Quarzo interstiziale associato a microclino (estinzione a graticcio). Immagine a NX (campo: 7 mm). Foto di Alessandro da Mommio (alexstrekeisen.it).

Quarzo con tessitura pavimentosa in una roccia metamorfica. Immagine a NX (campo: 7 mm). Foto di Alessandro da Mommio (alexstrekeisen.it).

Quarzo metamorfico con estinzione ondulate (bande chiare/scure) e bordi lobati in un micascisto. Immagine a NX. Campo: 2.4 mm. Scisti del Calamita. Calamita, Isola d’Elba, Italia. Foto: Samuele Papeschi/Geology is the Way.

Cristalli di quarzo ameboidi intensamente ricristallizzati con bordi lobati e abbondanti subgrains (aree del grano di quarzo con estinzione leggermente differente). Immagine a NX. Campo: 1.4 mm. Scisti del Calamita. Calamita, Isola d’Elba, Italia. Foto: Samuele Papeschi/Geology is the Way.

Ritrovamento
Il quarzo è il secondo minerale più abbondante sulla crosta terrestre dopo i feldspati. Nelle rocce ignee si forma per cristallizzazione della silice ‘in eccesso’ che rimane dopo la formazione dei feldspati negli ultimi stadi di cristallizzazione. Il quarzo è un minerale fondamentale di molte rocce ignee acide e intermedie e si può trovare come accessorio anche in rocce mafiche soprassature in silice. Non si trova mai insieme ai feldspatoidi, che invece si formano in condizioni di sottosaturazione della silice.
Il quarzo è chimicamente e fisicamente resistente all’erosione e si concentra nelle rocce sedimentarie terrigene. Le arenarie e i conglomerati ricchi in quarzo possono indicare trasporto ed erosione prolungati, con conseguente rimozione dei feldspati e arricchimento in quarzo, o una sorgente ricca in quarzo. In ambienti sedimentari, il quarzo si forma anche durante la diagenesi di rocce silicee prodotte dall’accumulo di resti di organismi a guscio siliceo.
Il quarzo è una fase importante durante il metamorfismo di metasedimenti contenenti quarzo e rocce ignee: nel basso grado il quarzo resiste alla deformazione e al metamorfismo ma a grado metamorfico più elevato tende a ricristallizzare. Nelle rocce metamorfiche esistono sia reazioni che possono produrre quarzo e reazioni che lo consumano. Pertanto, il quarzo può apparire durante il metamorfismo di rocce che originariamente non contenevano quarzo (es: rocce mafiche) o essere consumato interamente (es: metapeliti povere in quarzo) dalla crescita di minerali metamorfici. Il quarzo è infine un minerale diffuso in vene e mineralizzazioni e si ritrova in molte rocce metasomatiche. In questi ultimi casi, il quarzo spesso contiene inclusioni fluide.

Riferimenti bibliografici
Frondel, C. (1945). Secondary Dauphiné twinning in quartz. American Mineralogist: Journal of Earth and Planetary Materials30(5-6), 447-460.
Gotze, J. (2009). Chemistry, textures and physical properties of quartz-geological interpretation and technical application. Mineralogical Magazine73(4), 645-671.
Krinsley, D. H., & Doornkamp, J. C. (2011). Atlas of quartz sand surface textures. Cambridge University Press.
Murray, R. C. (1957). Hydrocarbon fluid inclusions in quartz. AAPG Bulletin41(5), 950-952.
Sterner, S. M., Hall, D. L., & Keppler, H. (1995). Compositional re-equilibration of fluid inclusions in quartz. Contributions to Mineralogy and Petrology119(1), 1-15.

        

Vedi anche
Sandatlas.org – Quartz
The Quartz Page

Risorse in Italiano
Alexstrekeisen.it – Quarzo
Glauco Gottardi – I minerali
Klein – Mineralogia
Klein & Philpotts – Mineralogia & Petrografia
Peccerillo & Perugini – Introduzione alla petrografia ottica

en_US English
Proprietà dei Minerali
Minerali

 

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