Propriedades dos principais polimorfos, segundo Dana & Hurlbut, (1969):
a) Tridimita – SiO2
• Sistema Cristalino: Ortorrômbico (α), Pseudo-hexagonal (β) • Cristais normalmente pequenos e geminados
• Dureza: 7 • Densidade: 2,26
• Brilho: Vítreo • Cor: Incolor a branco • Estável somente entre 870 – 1470 °C • Caráter biaxial positivo
Figura 5.12: Tipos de geminação encontradas em cristais de quartzo da Bahia; a) geminação do Brasil, b) geminação Lei de Dauphiné, c) geminação Leio do Japão. Modificado de Dana & Hurlbut, (1969)
b) Cristobalita - SiO2
• Sistema Cristalino: Tetragonal (α), Pseudo-isométrico ou cúbico (β) • Pequenos cristais octaedros
• Dureza: 7
• Densidade: 2,30 • Brilho: Vítreo
• Cor: Incolor
• Estável somente acima de1470 °C • Caráter uniaxial negativo
A tridimita e a cristobalita têm birrefringências inferiores às do quartzo, e relevos moderados negativos, com índices de refração próximos a 1,48, ou pouco maiores para a cristobalita (Dana, 1978).
Ocorrem em algumas rochas vulcânicas intermediárias a ácidas, como andesitos, dacitos e riolitos, em geral preenchendo cavidades de lavas. A cristobalita aparece mais freqüentemente como produto de cristalização magmática tardia ou da inversão polimórfica da tridimita. Já a tridimita é um produto típico do metamorfismo pneumatolítico, burial, ou “de carga”, sendo comum nas seqüências vulcanosedimentares recentes da cordilheira dos Andes (Klein et. al, 1993).
Figura 5.13: Representações das estruturas poliédricas do quartzo (a) e da tridimita e cristobalita (b) Fonte: Dana (1979) Foto 5.2: Cristais de Cristobalita
Figura 5.14: Diagrama dos campos de estabilidade em função da P e T das fases polimórficas de sílica. Fonte: Klein (1993)
5.8. Inclusões
Inclusões, na definição gemológica, são quaisquer irregularidades, corpo estranho ou defeito que esteja no interior de um mineral. Qualquer que seja sua origem, sua natureza, composição ou gênese, é tida como um importante elemento diagnóstico na diferenciação das gemas naturais das sintéticas (Lima, 2004).
As inclusões nos minerais são muito freqüentes, sejam da mesma espécie (por exemplo: diamante dentro de outro diamante) ou de espécies diferentes (por exemplo: zircão dentro da safira).
As inclusões fluidas são pequenos volumes de fluidos que ficam aprisionados nos minerais durante ou após a sua formação. O quartzo e um dos minerais hospedeiros mais adequados devido a sua grande estabilidade em um amplo intervalo de pressão e temperatura, ausência de clivagem, alta dureza e abundancia. É o mineral que melhor preserva as inclusões fluidas que se formam durante a sua cristalização, ou em processos posteriores (Pasquali, 1992).
A maioria das inclusões é considerada como desvalorizadora dos minerais gemas, pois estas influenciam na cor, nos fenômenos ópticos e na resistência mecânica dos mesmos. No entanto, existem inclusões que justamente agem como característica principal de alguns minerais, tais como: efeito olho-de-gato, dendritas,
e inclusões de agulhas de rutilo no quartzo, causando o fenômeno do asterismo (Branco, 1982).
O quartzo é uma das espécies minerais com maior variedade de inclusões. As inclusões no quartzo podem ser protogenéticas, singenéticas ou epigenéticas . A maior parte das inclusões no quartzo são singenéticas (Klein et. al, 1993).
As Inclusões mais comuns encontradas no quartzo são de goethita, hematita, magnetita, ouro, rutilo, enxofre, turmalina, fluorita, manganês, calcita, pirita, clorita, mica, zircão, granada, pirolusita, entre outros.
5.9. Aplicações
A ausência de centro de simetria em cristais de quartzo, e a sua transparência resultam em propriedades características, com destaque para a atividade óptica e a piezeletricidade, as quais tornam este mineral peça importante para as indústrias ópticas e eletro-eletrônicas.
A atividade óptica está relacionada ao poder do cristal de rotacionar o plano de polarização da luz, isto é, realizar uma polarização rotativa, que pode ser direita ou esquerda em relação à orientação original do plano de vibração da luz, o qual caminha paralelamente ao eixo cristalográfico “c” (Dana, 1978).
A piezeletricidade é a propriedade de um cristal de desenvolver polaridade elétrica por meio da migração de cargas elétricas ao longo de uma direção reticular (eixo polar), quando se aplica um esforço mecânico ao longo dele. O quartzo, em particular, apresenta piezeletricidade reversa, que é a propriedade de um cristal se
Fotos 5. 3, 5. 4, 5. 5, 5. 6: Inclusões mais comumente encontradas no quartzo; turmalina, hematita, gohetita, rutilo, respectivamente.
expandir ao longo do eixo polar quando uma corrente elétrica flui por ele em um sentido, e contrair quando o sentido da corrente é invertido (Dana & Hurlbut, 1969).
Quartzo natural, obtido a partir de depósitos de areia, saprólitos graníticos e agregados de quartzo (arenitos e quartzitos), tem diversas aplicações na construção civil, e é a matéria prima essencial para a fabricação de vidros e de algumas cerâmicas (Lima, 2004). O emprego do quartzo nos diversos segmentos industriais é função do conteúdo de impurezas, defeitos na estrutura do cristal, e outras especificações.
Algumas variedades coloridas do quartzo, com cristais bem formados, alto brilho, transparência elevada, cor uniforme, e baixo índice de inclusões, podem apresentar caráter gemológico, os quais são destinados a joalherias e a fins esotéricos (Branco, 1984).
Segundo Luz et. al. (2003), o cristal de quartzo pode ser utilizado em sua forma natural ou como quartzo cultivado (por crescimento hidrotermal, em autoclave). Atualmente, quase todas as aplicações piezelétricas e de óptica são atendidas pelo quartzo cultivado. No Brasil não se verifica a produção do quartzo cultivado, entretanto os grandes cristais naturais, utilizados como sementes para a produção de quartzo cultivado são aqui encontrados e exportados.
As lascas de quartzo de alta pureza, além de serem usadas na produção de quartzo cultivado, são também empregadas na produção do quartzo fundido, e de carga para microcircuitos de alta integração (Arcoverde, 1988; Iwasaki et. al, 1991). O quartzo fundido é empregado em uma vasta gama de indústrias de alto valor agregado, como: óptica, equipamentos elétricos e eletrônicos, química de base, cerâmicas especiais e de precisão, fibra óptica, entre outros (Luz & Braz, 2000).
Devido à sua grande importância técnica, sua abundância, e seu papel nos processos geológicos, o quartzo provavelmente é um dos minerais mais estudados nos últimos tempos, mas ainda nem tudo sobre ele pode ser compreendido.
De acordo com Luz & Braz (2000), as principais aplicações dos produtos de quartzo nas indústrias são:
Indústrias Uso e Aplicações
Telecomunicação osciladores, filtros, fibra óptica, silicones e chips
Relojoaria osciladores, silicones, células fotovoltaicas e sensores Química transdutores, tubos para difusão, vidraria especial, ampolas,
cadinhos, silicones, tubos de sílica, vasilhames e vidraria em geral, fabricação de tintas, lixas, massas para polimento, saponáceos, esmaltes, abrasivos
Óptica vidro óptico, vidraria especial, placas de sílica, blocos de sílica, silicones, detentores e abrasivos, lentes e prismas Metalúrgica tubos de sílica, aços especiais, ligas especiais, silicones,
refratários, resistores
Equipamento Médico osciladores, tubos de sílica, fibra óptica, vidraria especial, cadinho, silicones, chips, vidros planos, vasilhames e vidraria em geral
Eletrônica osciladores, filtros, transdutores, tubos de sílica, tubos para difusão, vidraria especial, silicones, células fotovoltaicas, transdutores, transistores, tiristores, sensores, chips e detentores
Eletrodoméstica osciladores, silicones, transistores, tiristores e chips
Elétrica tubos de sílica, bulbos, ampolas, silicones, bastões de sílica, refratários e resistores, ligas de silício, cálcio-silício, ferro-silício-magnésio, ferro-silício e silício metálico
Construção Civil aços especiais, ligas especiais, silicones, refratários, vidros planos e areia, cerâmicas, porcelanas, moldes de fundição, argamassa, concreto, pedras para revestimento, tijolos de sílica
Computação osciladores, silicones e chips
Bélica osciladores, filtros, sensores, transdutores, lã de sílica, fios de sílica, aços especiais, ligas especiais, silicones, células fotovoltaicas, chips, detentores, abrasivos e refratários Automobilística sensores, transdutores, fibra óptica, vidraria especial, aços
especiais, ligas especiais, silicones, transistores, tiristores, chips, detentores e vidros planos
6. VARIEDADES COLORIDAS DO QUARTZO MACROCRISTALINO