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Le quartz est un minéral composé de dioxyde de siliciumsilicium, de formule chimique SiO2, appartenant à la famille des silicates et se présentant sous différentes formes et couleurscouleurs. Le quartz est connu depuis l'Antiquité et son nom vient du mot allemand « quarz », qui signifie « dur ». Les anciens Grecs pensaient que le quartz était de la glace permanente, d'où son nom grec « krystallos », qui signifie glace. Les gisements de quartz sont nombreux dans le monde, notamment au Brésil, aux États-Unis, en Russie, en France et à Madagascar. Le quartz est extrait de mines à ciel ouvert ou souterraines, puis traité pour être utilisé dans diverses applicationsapplications.
Description du quartz
Le quartz est l'un des minérauxminéraux les plus courants sur Terre. Il se caractérise par sa duretédureté (7 sur l'échelle de Mohs) et sa résistancerésistance à l'usure. Il peut être transparent, translucidetranslucide ou opaque, avec une variété de couleurs allant du blanc laiteux au rose, en passant par le violet, le jaune, le vert, le bleu et le noir. Le quartz peut être identifié par sa dureté, sa cassure conchoïdale (en forme de coquille), sa fracture irrégulière et sa luminescence sous les rayons ultravioletsultraviolets.
Formation du quartz
Le quartz se forme dans divers environnements géologiques, notamment dans les roches magmatiques, métamorphiques et sédimentaires, à partir de différents processus. Les différents environnements géologiques dans lesquels le quartz se forme peuvent donner lieu à des variétés de quartz différentes, avec des couleurs et des propriétés uniques.
Le quartz peut se former à partir de magmamagma en refroidissement. Lorsque le magma se refroidit lentement sous la surface de la Terre, les minéraux qu'il contient commencent à cristalliser. Le quartz est l'un des derniers minéraux à se former à partir du magma, car il nécessite des températures relativement basses pour cristalliser. Le quartz peut donc se trouver dans les roches ignéesroches ignées telles que le granite et la rhyoliterhyolite.
Le quartz peut également se former lorsque des roches sont soumises à des pressionspressions et des températures élevées dans la croûte terrestrecroûte terrestre. Lorsque les roches sont soumises à un métamorphismemétamorphisme, les minéraux qu'elles contiennent peuvent se transformer en nouveaux minéraux, y compris le quartz. Le quartz peut donc se trouver dans les roches métamorphiquesroches métamorphiques telles que le gneissgneiss et le schiste.
Le quartz peut se former à partir de sédimentssédiments riches en silice. Lorsque les roches ignées et métamorphiques sont érodées, les minéraux qu'elles contiennent sont libérés et transportés par les rivières et les cours d'eau. Les minéraux les plus durs, tels que le quartz, peuvent résister à l'érosion et être transportés sur de longues distances. Lorsque les sédiments riches en quartz s'accumulent et se compactent, ils peuvent former des roches sédimentairesroches sédimentaires telles que le grèsgrès.
Enfin, le quartz peut également se former à partir de fluides hydrothermaux chauds et riches en minéraux. Ces fluides peuvent circuler dans les fissures et les espaces vides des roches au fond des océans, où ils peuvent précipiter des minéraux tels que le quartz. Le quartz peut donc se trouver dans les veines et les filonsfilons de quartz, ainsi que dans les dépôts minéraux associés aux sources chaudessources chaudes et aux geysersgeysers.
Différentes variétés de quartz
Il existe de nombreuses variétés de quartz, dont les plus connues sont :
- le quartz rose : de couleur rose pâle à rose foncé, il est souvent utilisé en bijouterie ;
- l'améthyste : de couleur violette, c'est l'une des pierres précieusespierres précieuses les plus prisées ;
- le quartz fumé : de couleur brun foncé à noir, il est souvent utilisé en bijouterie et en décorationdécoration ;
- le quartz citrine : de couleur jaune à orange, il est souvent utilisé en bijouterie ;
- le quartz laiteux : de couleur blanche laiteuse, il est souvent utilisé en décoration.
Propriétés physiques du quartz
Le quartz est largement utilisé dans l'industrie pour sa dureté et sa résistance à la chaleurchaleur. Il a une densité de 2,65 g/cm3 et un point de fusionfusion de 1 713 °C. Également piézoélectriquepiézoélectrique, le quartz peut générer de l'électricité lorsqu'il est soumis à une contrainte mécanique, telle qu'une pression ou une déformation : les charges électriques à l'intérieur du cristal sont déplacées, créant une différence de potentiel électrique entre les faces opposées du cristal.
Cette propriété piézoélectrique du quartz est largement utilisée dans de nombreuses applications, notamment dans les capteurs de pressioncapteurs de pression, les microbalances à quartz, les oscillateurs à quartz et les filtres à quartz. Les capteurs de pression à base de quartz sont utilisés dans les avions, les voituresvoitures et les équipements industriels pour mesurer la pression avec une grande précision. Les microbalances à quartz sont utilisées pour mesurer de très petites massesmasses, telles que les couches minces de matériaux dans les semi-conducteurssemi-conducteurs. Les oscillateurs à quartz sont utilisés dans les horloges, les montres et les équipements électroniques pour fournir une fréquence de référence précise. Les filtres à quartz sont utilisés dans les systèmes de communication pour filtrer le signal électrique avec une grande précision.
Propriétés optiques du quartz
Ce minéral a la propriété d'être transparent aux ultraviolets, ce qui n'est pas le cas du verre ordinaire. Le quartz est souvent utilisé dans les applications où la transparencetransparence aux UV est importante, telles que les lampes UV pour le bronzage, les systèmes de stérilisation UV pour l'eau et l'airair, et les instruments scientifiques pour la spectroscopie UV-Visible. Dans ces applications, le quartz est préféré aux autres matériaux en raison de sa transparence élevée aux UV et de sa résistance à la dégradation par les rayons UV.
Le quartz est biréfringent, ce qui signifie qu'il décompose la lumièrelumière en deux rayons polarisés se propageant à des vitessesvitesses différentes. Il a également un indice de réfractionindice de réfraction élevé, ce qui lui donne un éclat vitreux. Sa biréfringencebiréfringence est causée par la structure cristalline hexagonale du minéral. Les atomesatomes de silicium et d'oxygène dans le quartz sont disposés de manière régulière dans l'espace, formant une structure tridimensionnelle avec des axes cristallins distincts. Lorsqu'un faisceau lumineux traverse le cristal de quartz, il est divisé en deux rayons polarisés, chacun se propageant dans une direction différente le long des axes cristallins, à des vitesses différentes à travers le cristal. Cela se traduit par une double réfraction, où l'image observée à travers le cristal apparaît dédoublée.
La biréfringence du quartz peut être observée en plaçant une tranche mince de quartz sur un fond noir et blanc et en observant l'image à travers un microscope polarisantmicroscope polarisant. Les couleurs observées dans l'image sont le résultat de l'interférenceinterférence entre les deux rayons polarisés, qui ont subi des déphasages différents en traversant le cristal.
La biréfringence est une propriété importante du quartz et a de nombreuses applications pratiques, telles que dans les dispositifs optiques, les capteurs et les instruments de mesure. Elle est également utilisée dans l'étude des propriétés optiques des cristaux et dans la détermination de la structure cristalline des minéraux.
