Quartz

Le quartz, également appelé quartz profond ou quartz α, est un minéral de composition chimique SiO2 et de symétrie trigonale. C'est la forme (modification) stable de la silice à la surface de la Terre et le deuxième minéral le plus abondant de la croûte terrestre après les feldspaths. À une température supérieure à 573 °C (sous une pression de 1 bar), le quartz profond se transforme en quartz élevé par modification de la structure cristalline.

Avec une dureté Mohs de 7, le quartz fait partie des minéraux durs et sert de référence sur l'échelle de Friedrich Mohs, qui va jusqu'à 10 (diamant). Il forme souvent des cristaux bien développés, d'une grande diversité de formes et de couleurs, dont les faces cristallines présentent un éclat vitreux. Le quartz n'est pas clivable, se brise comme du verre et présente un éclat gras sur les surfaces de fracture.

Dans l'industrie, le quartz est l'un des minéraux les plus importants et a une importance mondiale aussi bien comme matériau de construction que comme matière première pour l'industrie de la céramique, du verre et du ciment. Le gravier de quartz et le quartz concassé sont des matières premières pour l'extraction du silicium.

En outre, le quartz et ses variétés colorées sont appréciés depuis toujours comme pierre ornementale (voir Utilisation).

Les cristaux de quartz sont également fabriqués artificiellement : Des cristaux oscillants découpés dans ces cristaux servent d'horloge dans les circuits électroniques et les montres à quartz.

Le quartz est parfois confondu avec la calcite, mais il peut être facilement distingué de cette dernière en raison de sa plus grande dureté, de sa biréfringence plus faible et de la réaction de la calcite avec l'acide chlorhydrique dilué.

Le quartz s'est imposé comme désignation minérale au niveau international, avec de légères modifications spécifiques à la langue, comme par exemple quartz en anglais[4] et en français, kvarts en suédois, quarzo en italien ou кварц (kwarz) en russe.

Classification
Selon les 8e et 9e éditions de la classification des minéraux de Strunz, le quartz appartient, en raison de sa composition chimique, à la classe minérale des oxydes, avec un rapport métal/oxygène de 1:2.

Dans la 8e édition de la classification des minéraux, il a également donné son nom à un groupe de minéraux chimiquement similaires ou identiques, le groupe du quartz, dont les autres membres sont la coésite, la cristobalite, la mélanophlogite, la mogánit, l'opale, la stishovite et la tridymite.

La 9e édition de la classification des minéraux selon Strunz subdivise toutefois les oxydes de manière plus fine. Le quartz ainsi que les minéraux qui lui sont apparentés, le bêta-quartz (existence connue jusqu'à présent uniquement sous forme de synthèse), la coésite, la cristobalite, la mélanophlogite, la mogánit, la seifertite, l'opale, la stishovite et la tridymite, sont désormais classés dans la sous-division (composés chimiques) Avec petits cations : Famille de l'acide silicique. La lechatelierite (verre de silice), également incluse dans la systématique, a cependant toujours un statut minéral douteux et n'est donc pas reconnue comme un minéral à part entière par l'International Mineralogical Association (IMA).

La systématique de James Dana classe les minéraux en fonction de leur structure cristalline. Dans le quartz, le silicium est entouré de manière tétraédrique par quatre atomes d'oxygène. Ces tétraèdres de SiO4 sont reliés par leurs sommets pour former un squelette tridimensionnel, et le quartz est donc classé parmi les silicates de squelette dans la systématique de Dana.

Le quartz pur est parfaitement transparent et incolore et, lorsqu'il développe des cristaux bien formés, il est appelé Cristal de roche est désigné par le terme "quartz". Les quartz sont généralement opaques comme du lait en raison d'inclusions microscopiques de liquides et de gaz (quartz laiteux) et apparaissent gris lorsqu'ils sont incrustés dans la roche. On connaît en outre, sous le nom de galets du Rhin, des morceaux roulés de cristal de roche, transparents à opaques comme du lait, qui proviennent principalement de l'espace alpin et que l'on trouve dans les galets du Rhin[8].

L'incorporation d'ions colorants (en général Fe3+ ou Fe2+), l'inclusion de minéraux colorés ou l'exposition à des rayonnements ionisants peuvent donner au quartz des couleurs différentes. En fonction de la couleur et de son origine, on distingue les variétés suivantes :

Variétés de quartz

Variations de couleur dues aux ions étrangers ou à l'irradiation

Améthyste : coloration violette due à l'interaction entre les ions de fer stockés et l'irradiation par les rayons gamma.
Amétrine : variété rare de quartz qui présente des secteurs avec une coloration d'améthyste et de citrine sur un cristal
Citrine : quartz de couleur jaune à brun orangé (également produit artificiellement par cuisson)
Prasiolite (quartz vert) : quartz vert poireau et transparent, rarement présent à l'état naturel et également produit artificiellement par la calcination d'améthyste ou de quartz jaunâtre.
Quartz fumé (Morion) : coloré par des rayons gamma naturels ou artificiels de gris-brun (fumé) à noir (Morion)
Quartz nickelé : quartz vert grossier, coloré par le nickel.

Variations de couleur dues aux inclusions

Quartz bleu (quartz saphir) : agrégat bleu opaque avec des fibres de crocidolite ou de dumortierite incorporées. Selon le type d'inclusion, le quartz bleu est aussi appelé plus précisément quartz crocidolite ou quartz dumortierite ou encore quartz dumortierite.
Silice de fer : quartz teinté de rouge-brun par des inclusions d'hématite
Le quartz fraise est une variété et une appellation commerciale pour un quartz irrégulièrement coloré en rose à rouge par des inclusions d'hématite rouge-brun. Il est généralement plus transparent et d'une couleur plus vive que le quartz rose.
Quartz laiteux : quartz laiteux-translucide dû à des inclusions de liquide
Prasem (quartz émeraude) : agrégat vert poireau, opaque, dont la couleur est due à des inclusions d'actinolite.
Quartz rose : quartz trouble et rose à cause des inclusions de dumortiérite, parfois avec astérisme dû à l'insertion de fines aiguilles de rutile.

SiO2 microcristallin

Par quartz microcristallin, on entend des agrégats massifs de quartz à cristaux très fins dont la taille des cristaux est de l'ordre du micromètre. On distingue ici trois formes :

Calcédoine : quartz microcristallin fibreux, ayant poussé de manière fibreuse le long d'une surface prismatique.
Agate, onyx : quartz microcristallin fibreux avec une structure à fibres parallèles (parabolique) ou sphérolithique
Jaspe, cornaline (Carneol, Sarder), agate mousse, héliotrope, sardonyx, quartz des neiges
Microquartz : quartz microcristallin, granulaire, sans direction de croissance préférentielle identifiable
Quartzine : quartz microcristallin fibreux, ayant poussé de manière fibreuse le long de la surface de base (0001) du prisme hexagonal ("length-slow").
Le quartz améthyste est une fusion opaque et rubanée d'améthyste et de quartz laiteux.

Toutes les formes de quartz microcristallin présentent une grande densité de défauts de construction du réseau et de torsions.

Le chert et le silex sont des associations de quartz microcristallin et de mogánite dans une structure granulaire irrégulière. Il ne s'agit pas à proprement parler de minéraux ou de variétés minérales, mais de roches, également regroupées sous le terme générique de chert. La calcédoine et ses formes ainsi que la SiO2 amorphe (opale) sont parfois incluses dans cette catégorie.

Autres variétés ou noms commerciaux
Quartz aventurine, œil de faucon, œil de tigre, quartz œil de chat : quartz avec inclusions de minéraux plats ou fibreux comme la fuchsite, le rutile, l'amiante.
L'Aqua Aura que l'on trouve souvent dans le commerce n'est pas une variété, mais généralement du cristal de roche (ou un autre quartz) qui a été vaporisé avec du métal (principalement de l'or). Il en résulte un cristal transparent, de couleur bleue, parfois avec des reflets multicolores.

En revanche, la brasilite est le nom commercial d'un quartz coloré par la cuisson en jaune verdâtre à jaune pâle. C'est dans la vallée de Safien (Grisons, Suisse) que l'on a découvert pour la première fois au monde le quartz du manteau, dont la pointe est un peu enfoncée dans le prisme.