Thạch anh, khoáng sản phân bố rộng rãi của nhiều loại bao gồm chủ yếu là silica hoặc silicon dioxide (SiO 2). Các tạp chất nhỏ như lithium, natri, kali và titan có thể có mặt. Thạch anh đã thu hút sự chú ý từ thời kỳ đầu tiên; Các tinh thể trong suốt được người Hy Lạp cổ đại gọi là krystallos, do đó tên tinh thể, hay phổ biến hơn là tinh thể đá, được áp dụng cho giống này. Tên thạch anh là một từ tiếng Đức cũ có nguồn gốc không chắc chắn được sử dụng lần đầu tiên bởi Georgius Agricola vào năm 1530.
khoáng silic: thạch anh
Thạch anh xuất hiện ở nhiều loại trong hầu hết các loại đá lửa, trầm tích và biến chất. Nó cũng đã được tìm thấy
Một điều trị ngắn gọn của thạch anh sau. Để điều trị đầy đủ, xem khoáng chất silica.
Thạch anh có tầm quan trọng kinh tế lớn. Nhiều loại là đá quý, bao gồm thạch anh tím, citrine, thạch anh ám khói và thạch anh hồng. Đá sa thạch, bao gồm chủ yếu là thạch anh, là một loại đá xây dựng quan trọng. Một lượng lớn cát thạch anh (còn được gọi là cát silica) được sử dụng trong sản xuất thủy tinh và gốm sứ và cho các khuôn đúc trong đúc kim loại. Thạch anh nghiền được sử dụng làm chất mài mòn trong giấy nhám, cát silic được sử dụng trong công tác phun cát, và đá sa thạch vẫn được sử dụng toàn bộ để tạo ra đá mài, cối xay và đá mài. Thủy tinh silic (còn gọi là thạch anh nung chảy) được sử dụng trong quang học để truyền ánh sáng cực tím. Ống và các mạch khác nhau của thạch anh hợp nhất có các ứng dụng trong phòng thí nghiệm quan trọng và sợi thạch anh được sử dụng trong các thiết bị cân cực kỳ nhạy cảm.
Thạch anh là khoáng chất phong phú thứ hai trong lớp vỏ Trái đất sau fenspat. Nó xảy ra trong gần như tất cả các loại đá lửa, đá biến chất và trầm tích. Nó là một khoáng chất thiết yếu trong các loại đá felsic giàu silic như granit, granodiorit và rhyolite. Nó có khả năng chống chịu thời tiết cao và có xu hướng tập trung trong đá cát và các loại đá gây hại khác. Thạch anh thứ cấp đóng vai trò là xi măng trong đá trầm tích loại này, hình thành sự phát triển quá mức trên các hạt gây hại. Các loại microcrystalline của silica được gọi là chert, flint, mã não và jasper bao gồm một mạng lưới thạch anh mịn. Sự biến chất của đá lửa và trầm tích mang thạch anh thường làm tăng lượng thạch anh và kích thước hạt của nó.
Thạch anh tồn tại ở hai dạng: (1) alpha- hoặc thấp, thạch anh, ổn định đến 573 ° C (1.063 ° F) và (2) beta-, hoặc cao, thạch anh, ổn định trên 573 ° C. Cả hai có liên quan chặt chẽ với nhau, chỉ có những chuyển động nhỏ của các nguyên tử cấu thành của chúng trong quá trình chuyển đổi alpha-beta. Cấu trúc của thạch anh beta là hình lục giác, với một nhóm đối xứng thuận tay trái hoặc tay phải có dân số bằng nhau trong các tinh thể. Cấu trúc của thạch anh alpha là lượng giác, một lần nữa với nhóm đối xứng thuận tay phải hoặc tay trái. Ở nhiệt độ chuyển tiếp, khung tứ diện của xoắn thạch anh beta, dẫn đến tính đối xứng của thạch anh alpha; các nguyên tử di chuyển từ các vị trí nhóm không gian đặc biệt đến các vị trí tổng quát hơn. Ở nhiệt độ trên 867 ° C (1.593 ° F), thạch anh beta biến thành tridymite, nhưng quá trình biến đổi rất chậm vì sự phá vỡ liên kết diễn ra để tạo thành một cấu trúc mở hơn. Ở áp suất rất cao, thạch anh alpha biến thành coesit và, ở áp suất cao hơn, stishovite. Các giai đoạn như vậy đã được quan sát trong các miệng hố va chạm.
Thạch anh là áp điện: một tinh thể phát triển các điện tích dương và âm trên các cạnh lăng kính thay thế khi nó chịu áp lực hoặc sức căng. Các chi phí tỷ lệ thuận với sự thay đổi áp lực. Do đặc tính áp điện của nó, một tấm thạch anh có thể được sử dụng như một máy đo áp suất, như trong thiết bị nghe sâu.
Giống như nén và sức căng tạo ra các điện tích trái dấu, hiệu ứng ngược lại là các điện tích trái dấu xen kẽ sẽ gây ra sự giãn nở và co giãn xen kẽ. Một phần được cắt từ tinh thể thạch anh có định hướng và kích thước xác định có tần số tự nhiên của sự giãn nở và co lại này (tức là độ rung) rất cao, được đo bằng hàng triệu rung động mỗi giây. Các tấm thạch anh được cắt đúng cách được sử dụng để điều khiển tần số trong radio, TV và các thiết bị liên lạc điện tử khác cũng như cho đồng hồ và đồng hồ điều khiển bằng pha lê.
Trung Quốc, Nhật Bản và Nga là những nhà sản xuất thạch anh chính của thế giới. Bỉ, Brazil, Bulgaria, Pháp, Đức, Nam Phi và Vương quốc Anh cũng khai thác một lượng lớn khoáng sản.
Để biết các tính chất vật lý chi tiết, xem khoáng silic (
bàn).
