Kan Vi Alle Råbe Tillykke Sammen/Quartz EarthCache

Denne earth cache er lagt ud i anledning af Geobordernes 50 års fødselsdag - Tillykke Janne.

Kvarts er, efter mineralet feldspat, det mest almindelige mineral på Jordens overflade. Det findes i stort set alle geologiske miljøer og i både sedimentære, metamorfe og magmatiske bjergarter.

Kvartsvarieteter

Ren kvarts er farveløs, men tilstedeværelsen af små mængder af andre grundstoffer, som f.eks. titan, nikkel og jern, kan farve mineralet. Kvarts deles op i forskellige varieteter, afhængig af om de er mikro- eller makrokrystalline og afhængig af hvilke farver de har. De mikrokrystalline varieteter kaldes under ét for calcedon.

Mikrokrystalline varieteter (calcedon):

• Karneol: Rød eller orangerød uigennemsigtig varietet

• Chrysopras: Grøn uigennemsigtig varietet

• Heliotrop: Mørk rød og grøn varietet

• Agat: Båndet fibrøs varietet – ofte med bånd i vekslende farver

• Mosagat: Varietet med blå og grønne farver

• Onyx: Sort og ofte båndet agatvarietet

• Sardonyx: Båndet agat med vekslende røde og hvide bånd

• Flint: Kornet mikrokrystallinsk sort eller grå kvarts

• Jaspis: Som flint, men i brune, røde eller grønne farver

• Båndjaspis: Båndet varietet af jaspis med vekslende farver

• Tigerøje: Gulbrun fibrøs varietet

Makrokrystalline varieteter:

• Bjergkrystal (farveløs og transparent).

• Mælkekvarts (mælkehvid uigennemsigtig)

• Ametyst (violet varietet)

• Citrin (gul kvartsvarietet)

• Røgkvarts (grå varietet)

• Rosakvarts (rosa varietet)

• Katteøje (gulligbrun fibrøs varietet)

• Aventurin (grøn uigennemsigtig varietet)

• Rutilkvarts (bjergkrystal med indeslutninger af rutilnåle)

Geologisk Miljø

I Danmark kender vi især kvarts som strandsand, både fra nuværende strandmiljøer og fra fossile strandvolde og kystzoner forskellige steder inde i landet.

Mange andre steder findes kvarts i magmatiske bjergarter som blandt andet i granit og granodiorit. Desuden findes det i hydrothermale årer.

Kvarts er normalt den sidste mineral til at krystallisere. Det udfylder typisk mellemrummene mellem andre mineraler i klippeformationer. Ifølge Mineral Information Institute, kan kvarts formes på to måder - i åbne hulrum i klipper og dybt inde i jorden. Når det er dannet i åbne hulrum, tager kvarts form som seks-sidede prismatiske krystaller. Når det er dannet i jorden, krystalliserer det sig normalt i små runde korn. Kvarts kan findes i metamorfe, vulkanske og sedimentære bjergarter.

Dannelse af kvarts i hulrum kan f.eks. ske via hydrotermale processer, hvor varmt (hydrotermalt) vand indeholdende kvarts stiger op i eksisterende sprækker, hvorved kvartsen afsættes og dermed udfylder hulrummet. Hydrotermalt vand dannes i magma-relaterede systemer. Hydrotermale processer er epigenetiske, dvs. dannet senere, end de bjergarter de findes i. Når kvartsholdige bjergarter efterfølgende nedbrydes ved Jordens overflade, bliver resultatet aflejringer af kvartssand og kvartsgrus. Det skyldes mineralets hårdhed og at det er stabilt ved de tryk og temperaturer der hersker ved Jordens overflade. Mineralet nedbrydes derfor kun langsomt mekanisk til mindre og mindre fraktioner.

Anvendelsen af kvarts

Mange kvartsvarieteter bruges som smykkesten, men dette er kun er meget lille område indenfor anvendelsen af kvarts. På grund af dets store hårdhed, dets høje indhold af silicium, dets optiske egenskaber og dets piezoelektriske egenskaber er det meget brugt i industrien til alt fra glas, slibemiddel og cement, over kvartsure, computere, fjernsyn og kikkertsigter, til radarer og sonarsystemer.

Kvartsglas

Kvarts indgår i næsten al slags glas i forskellige mængder. Fra blyglas med et indhold på 35 % kvarts, til rent kvartsglas med 100 % kvarts. Kvarts er meget velegnet i glasproduktionen fordi det udover at være et meget hårdt materiale, er transparent i ren form, og smelter ved relativt lave temperaturer, hvilket gør det nemt at arbejde med. Samtidigt er det som sagt et af de mest almindelige materialer på Jordens overflade, og derfor let at udvinde i store mængder.

Piezoelektriske krystaller

Når en kvartskrystal udsættes for sammenpresning eller stræk, opstår en situation hvor krystallen polariseres elektrisk.

Retningen af den elektriske strøm er afhængig af om krystallen udsættes for stræk eller sammenpresning. Denne egenskab kan man vende om, ved at sende vekselstrøm gennem krystallen, så krystallen udvider sig eller trækker sig sammen. Dette bruges i industrien - blandt andet til meget præcise kvartsure, til sonarer til lydbølger under vand og til oscillatorer.

Nu til dags bruges oftest syntetisk kvarts, da man så kan kontrollere krystalliseringsprocessen og undgå de tvillingedannelser som oftest opstår i naturlige kvartskrystaller. Derved fås et materiale, hvis fysiske egenskaber er lette at kontrollere.

Kvarts og computere

Kvarts i sin reneste form, kan være mere værd end guld. Man udvinder nemlig metallet silicium fra kvarts og bruger det til processorer og andre delkomponenter i computere, og jo renere ens kvarts er til at begynde med, jo billigere er det at udvinde silicium.

Byggebranchens favoritmineral

Den største aftager af kvarts som materiale, er nok byggebranchen. Man bruger både bjergarterne kvartssandsten og kvartsit som byggesten og som bestanddele i beton, og samtidigt bruger man kvartssand i cement og mørtel.

Populær smykkesten

Selv om det kun er en lille del af anvendelsesområdet for kvarts, så bruges adskillige kvartsvarieteter som smykkesten. De fleste tilhører gruppen af halvædelstene, men ædelopal er en rigtig ædelsten. Den adskiller sig i øvrigt fra de andre kvartsvarieteter ved ikke at være en ægte kvartsvarietet. Den har nemlig et stort indhold af vand. De fleste mikrokrystalline varieteter cabochon-slibes traditionelt, og det samme gør mange makrokrystalline varieteter. Undtagelserne er bjergkrystal, røgkvarts, ametyst og citrin som oftest facetslibes.

Af andre smykkevarieteter kan nævnes aventurinkvarts, mosagat, chrysopras, tigerøje, rosakvarts, heliotrop, plasma, karneol, calcedon, jaspis og onyx.

Cachen

Området du står i er et typisk dansk skovområde med både løv- og nåletræer. Her er fladt, og man ville ikke forvente at finde kvarts i denne størrelse. Området er forholdsvis uberørt, og derfor er de glaciale aflejringer i området kun blevet påvirket meget lidt siden Weichsel-istiden for ca. 11.000 år siden. De mest dominerende landskabselementer er moræneaflejringer/randmorænelandskaber lige som i resten af Nordsjælland.

Opgaver:

1. Beskriv stenen du står ved. Størrelse, kan man se det hele, farver, form, tror du den har ligget her længe?

2. Undersøg stenen. Hvilken kornstørrelse har den? Fin – mellem – grov.

3. Baseret på kornformen og teksten ovenfor, hvor mener du så, at stenen er dannet?

4. Hvordan tror du stenen er havnet her? Begrund dit svar.

5. Tag et billede af dig selv ved de tre sten, der ligger 10 m fra cachen. Undgå billeder af stenen ved GZ.

Du er velkommen til at logge dit fund. Vi kontakter dig, hvis dit svar ikke er korrekt. Logninger uden svarmail vil blive slettet.

English:

This earth cache has been placed in connection with the 50 year birthday of Geoborderne.

Quartz is the second most common mineral on the face of the earth. Feldspar is the most common.

Quartz is present in almost all geological environments and in both sedimentary, metamorphic and magmatic rock.

Quartz varieties

Pure quartz is colorless. The prescence of other elements such as titanium, nickel and iron can give color to quartz. Quartz is divided into different varieties according to its micro- or macrocrystalline properties and the color. The microcrystalline are all called chalcedony.

Microcrystalline varieties (chalcedony):

• Carnelian: red or orange opague variety

• Chrysopras: green opague variety. Colored by nickle oxide.

• Heliotrope: green variety containing red inclusions of iron oxide

• Agate: characterized by either transparency or color patterns, such as multi-colored curved or angular banding.

• Moss Agate: variety with blue and green colors giving it the appearance of moss or blue cheese.

• Onyx: black and often banded variety.

• Sardonyx: flat-banded, white and brownish-red bands.

• Flint: grained microcrystalline black and gray quartz

• Jasper: like flint but in brown, red or green colors

• Banded Jasper: a variety of jasper with bands of different colors.

• Tiger’s Eye: Yellow and brown fibrous varity

Macrocrystalline varieties:

• Rock Crystal: colorless and transparent

• Milky Quartz: White and opague

• Amethyst: purple variety

• Citrine: yellow variety

• Smokey Quartz: grey variety

• Rose Quartz: pale pink to rose red variety

• Cat’s Eye: yellow or brown fibrose variety

• Aventurine: green opague variety

• Rutilated Quartz: rock crystal containing needle-like inclustions of rutile

Geological environment

In Denmark, quartz is mainly found as sand on the beach. This occures at the current coastline but also at fossil beach ridges and coastal areas inland.

In many other places, quartz is found in magmatic rock, e.g. in granite and granodiorite. It is also found in hydrothermal veins.

Quartz is usually the last mineral to crystallize. It typically fills out cracks in other rock minerals. According to the Mineral Information Institute, quartz can be formed in one of two ways – in open cracks in the rock or deep under ground. When it is formed in open cracks, quartz is shaped as hexagonal prismatic crystals. When formed in the ground, it usually crystallizes in small, round grains. Quartz is found in metamorphic, vulcanic and sedimentary rock.

Formation of quartz in cracks can happen through hydrothermal process. Geothermally heated water containing quartz rises into cracks. The quartz is then deposited on the surrounding rock thereby filling the crack. Geothermally heated water is formed in magma related systems. Hydrothermal processes are epigenetic, that is formed later than the surrounding rock.

When rock containing quartz erodes at the earth’s surface it results in deposits of quartz sand or quartz gravel. This is due to the hardness of quartz. It is stabil under the pressure and the temperature at surface of the earth. This means that the mineral will erode into smaller fractions very slowly.

The use of quartz

Many varieties are used as jewellery. However, this is only a small area of usage of quartz. Because of the hardness, the high content of silicium, the optical properties and the piezoelectric qualities of quartz, it is often used in the industry for many different purposes such as glass, computers, tvs, telescopic sights and for radar and sonic systems.

Quartz glass

Quartz is part of almost all forms of glass in different quantities. From leadglass with a content of 35% to pure quartz glasswith 100% quartz. Quartz is very well suited for glass as it is a very hard material, transparent in it cleanest form and it melts at fairly low temperatures. All of which makes it a material that is easy to work with. It is also one of the mst commonly found minerals which makes it an easy material to extract in large quantities.

Piezoelectric crystals

When a quartz crystal is exposed to pressure or expansion it will be electrically polarized.

The direction of the current in the crystal is dependant on which of the two the crystal is exposed to. The process can be reversed by sending alterating current thfrough the crystal to make it strech or retract. This process is used in the industry in for example very precise quartz watches, for sonars for underwater soundwaves and for oscillators.

Today, synthetic quartz is often used, as the it is easier to controle the crystallizing process and avoid twin formations that often occur in natural crystals.

Quartz and computers

Quartz, in it’s purest form, can be more valuable than gold. The metal silicium is extracted from quartz and used in processors and other components in computers. The purer the quartz the easier it is to extract the silicium.

The favourite material of the construction industry

The largest buyer of quartz is probably the construction industry. Both quartz sandstone and quartzite are used as building material, as part of concrete and quartz sand is also used in cement and mortar.

Popular gemstone

Even though this is a small part of the quartz industry, many varieties of quartz are used for jewellery. Most of the stones are semiprecious stones. However, precious opal is a true gemstone. Precious opal differs from other quartz stones by containing large amounts of water. Therefore it is not a genuine quartz variety.

Most microcrystalline varieties are traditionally Cabochon cutted and so are many macrocrystalline varieties. The exeptions are rock crystal, smokey quartz, amethyst and citrine. These are most commonly faceted.

Other jewellery stones are aventurine, moss agate, chrysopras, tiger’s eye, rose quartz, heliotrope, plasma, carnelian, jasper and onyx.

The cache

The area you are standing in is a typical Danish forrest with both hard- and softwood. It is very flat and you wouldn’t expect to find quartz of this size here. The area is mostly undisturbed which means that the glacial deposits in this area have been left largely untouched since the Weichel ice age approx. 11,000 years ago. The most dominant landscape features are moraine deposits/lateral moraine formations as is also the case for most of North Zealand.

Questions

1. Describe the rock at ground zero. Size, can see all of the rock, color, shape, do you think it has been here long?

2. Examine the rock. What is the grain size? Fine – medium – coarse.

3. Based on the grain shape and the cache text, where do you think this rock was formed?

4. How do you thing this rock ended up here? Explain your answer.

5. Optional. Take a photo of you/your gps at the 3 rocks nearby (approx. 10 m). Avoid photos of the rock at GZ.

Feel free to log your find. We will contact you, if the answers are not correct. Logs without answer mails will be deleted.

Referencer:

http://geocenter.dk/publikationer/md_mineral/99_kvarts.html

Henrik Stendal: hydrotermale mineralforekomster i Den Store Danske, Gyldendal.

http://www.einsten.net/5/2015/02/Fakta-om-kvarts-sten.html

http://en.wikipedia.org