Кварцит и его особенности

Что такое кварцит

Кварцит — метаморфическая порода без расслоения, почти полностью состоящая из кварца. Его название происходит от латинского слова «кварц», что означает «кристалл». Большинство кварцитов содержат 90% кварца по объему, но процентное содержание может достигать 99% в случае самых чистых форм кварцита. Этот природный материал является одним из тех камней, которые находятся в верхней части шкалы твердости. Природный кварцит имеет твердость по шкале Мооса 7, поэтому он подходит для целого ряда применений. Формирование этого природного камня – интересный процесс. Он образуется, когда богатый кварцем песчаник изменяется в процессе метаморфизма под воздействием тепла, давления и химической активности.

Кварцит похож на исходную породу, но он намного тверже песчаника. Лучший способ отличить кварцит от песчаника – разбить его. Песчаник разрушается в основном вокруг отдельных песчинок, из которых он состоит, а кварцит разрушает их. В кварците зерна гораздо прочнее сцементированы кремнеземом, вплоть до того, что отдельные зерна теряют свою структурную идентичность.

Обычно этот камень от белого до бледно-серого цвета, но встречаются и другие цвета, включая красный и розовый (из-за оксида железа), желтый, синий, зеленый и оранжевый. Камень имеет зернистую поверхность с текстурой наждачной бумаги, но полируется до стеклянного блеска. Долговечность кварцита делает его идеальным материалом для промышленного и домашнего строительства, а также популярным выбором для кухонных столешниц.

Это натуральный камень, в отличие от кварца, созданного руками человека и часто называемого «искусственным камнем». Какова разница между натуральным и искусственным камнями вы найдете в нашей статье – «В чем разница между кварцем и кварцитом?»

Понимание свойств кварцита

Кварцит обманчиво похож на мрамор, но эти две породы легко отличить из-за их разной твердости: кварцит царапает сталь, а сталь, наоборот, царапает поверхность мрамора. Кроме того, в отличие от мрамора, кварцит также устойчив к кислотам. Расщеплению поддается только кварцит с определенной долей слюды, существуют также так называемые блочные кварциты, которые не раскалываются или с трудом раскалываются, а распиливаются только алмазом. Не все кварциты можно полировать.

Хотя большинство людей ошибочно принимают кварцит за просто мрамор или гранит, а иногда и за их гибрид, он обладает множеством уникальных характеристик. Вот некоторые свойства кварцита, которые помогут вам лучше понять этот чудесный природный камень:

• Твердость. Кварцит довольно твердый, и понятие «мягкий кварцит» — сплошной миф. Ничего похожего на мягкий кварцит не существует, и если вы найдете где-нибудь камень с пометкой «мягкий кварцит», это, скорее всего, просто мрамор.Кварцитовый камень оценивается относительно высоко по шкале твердости – 7. Именно это качество делает его пригодным для использования в строительной сфере и в качестве железнодорожного балласта. Он имеет большую концентрацию кварца, что придает ему желаемую твердость.
• Устойчивость к кислоте. Раствор лимонного сока и уксус не могут вызвать травление кварцита. В отличие от некоторых других камней, он не меняет цвет под воздействием лимонной кислоты, уксуса или других кислот. Итак, если вы обнаружите, что на каком-либо камне вытравлена этикетка кварцита, просто считайте, что камень был неправильно маркирован. Это может быть как простой мрамор, так и доломитовый мрамор, так как эти камни выглядят как кварцит, но легко травятся кислыми кухонными жидкостями. Камень показывает высокую устойчивость к кислотам.
• Пористая структура. Различные разновидности кварцита имеют разную степень пористости. Кварцит имеет различный уровень пористости, при этом некоторые разновидности менее пористые, а некоторые относительно более пористые. Использование кварцита часто определяется в зависимости от уровня пористости. Как и для других пористых камней, варианты кварцита с высокой пористостью требуется периодическая герметизация.
• Теплостойкость. Замечательная термостойкость камня делает его идеальным строительным материалом для наружных работ. Вот почему ему всегда уделяется должное внимание в архитектурных проектах. Он не только предлагает функциональный выбор декора, но и придает неоспоримый визуальный шарм.
• Долговечность. Учитывая прочность кварцита, известно, что он выдерживает любые погодные условия и другие воздействия с огромной долговечностью.
• Низкая радиоактивность. Кварцит относится к 1 классу радиоактивности среди горных пород, а значит — безопасен.

Физические свойства

• Плотность 2,50 – 2,70 г/куб.см
• Пористость 0,10 – 0,50 %
• Проницаемость 1,0е-7 — 0,00010
• Удельная теплоемкость 0,690 Дж/г-°С
• Теплопроводность 3,30–6,70 Вт /м· К

Механические свойства

• Твердость по Шору H 55 — 83
• Твердость, Моос 4,0–7,0
• Прочность на растяжение, максимальная 10,0 – 30,0 МПа
• Модуль упругости 59,0–79,0 ГПа
• Модуль разрыва 0,00830 – 0,0310 ГПа
• Поперечная прочность 8,00 – 31,0 МПа
• Прочность на сжатие 207 – 627 МПа
• Ударная вязкость 1,97–11,8 см / см²

Химические свойства и минеральный состав

Состав кварцита определяется с долей не менее 90% кварца, как знал еще в 1808 г. минералог и геолог Якоб Нёггерат (1788–1877): «в основном кварц». Минеральный состав кварцитов преимущественно кварцевый (содержание кварца в породе достигает 88-98%), с гидроксидами железа (2-3%), кремния и халцедона (4-5%). Кроме того, включены полевые шпаты, слюда, графит, хлорит, магнетит, пирит, гематит и гранат, а также вышеупомянутые красящие минералы. Отдельно выделяют вторичные кварциты с включениями серицита, алунита, корунда, топаза и других минералов. Это метасоматические породы, в которых первичный состав существенно изменился в результате реакций между минералами и растворами, посредством которых порода осаждается.

Структура кварцита мелкозернистая или среднезернистая, слоисто-массивная, поровые пространства отсутствуют. Незначительную слоистость можно увидеть, когда кварцит содержит в большей степени мусковит (например, в серицитовом кварците). Изредка видны серо-черные включения, свидетельствующие о переходе органических компонентов в темный графит.

Химические характеристики кварцита и минералов

• Диоксид кремния (кремнезем) SiO₂ – 90-98%
• Оксид алюминия (глинозем) Al₂O₃ – 1,4 до 1,5%
• Оксид железа (гематит) Fe₂O₃ – 1,5%-1,6%
• Оксид кальция (негашеная известь) CaO – от 0,8% до 0,9%
• Оксид магния (жженая магнезия) MgO – от 0,2 до 0,25%
• Оксид титана (титановые белила) TiO₂ – от 0,2 до 0,25%
• Оксид калия (окись калия) K₂O – от 1,0% до 1,2%
• Оксид натрия (окись натрия) Na₂O – от 1,0% до 1,2%

Цвета натурального кварцита

Кварцит имеет цвет от белого до серого, иногда голубоватый, розовый или зеленоватый, или, как писал минералог Карл Фридрих Науманн (1797–1873) в 1850 году:«преобладают белые цвета, но они переходят в серый, красный и желтый цвета». цвет обусловлен основной частью смеси кварца – отсюда и название кварцит.

Кварцит также может быть красноватым, желтоватым или коричневатым из-за вторичных примесных частей (= минералов, доля которых в структуре породы составляет менее 5%), например, в виде лимонита и других оксидов железа. Голубоватый кварцит обусловлен присутствием дюмортьерита и/или кианита, в то время как зеленоватый кварцит окрашен фукситом или фенгитом разновидности мусковита. Серебристый мерцающий кварцит, иногда также называемый серицитовым кварцитом, возникает из-за отложений серебристо-блестящего минерала слюды мусковита, в частности разновидности серицита.

Геология кварцита

Кварцит представляет собой метаморфическую породу, состоящую в основном или полностью из кварца. В подавляющем большинстве случаев это метаморфизованный песчаник.

Переход от песчаника к кварциту постепенный. Минералогические изменения незначительны. Кварц, основная составляющая песчаника, не превращается в другие минералы, если песчаник относительно чистый, а перекристаллизуется при метаморфизме. Первоначальный зернистый вид песчаника в различной степени утрачен. Некоторые кварциты все еще похожи на песчаники, только сильнее скреплены вместе, в то время как другие полностью перекристаллизованы, так что все особенности, такие как окаменелости или первоначальная текстура, стерты, а границы зерен исчезли. Трудно сказать, где именно проходит граница между этими породами. Образец горной породы, который для одного геолога может быть кварцитом, для другого может оказаться сильно сцементированным песчаником.

Другим распространенным минералом в песчанике является оксид железа гематит. Он придает красноватый цвет песчаникам и тоже не изменяется при метаморфизме. Однако большинство других минералов также не переносят высоких температур и давления. Следовательно, нечистые песчаники могут давать кварциты, которые содержат такие минералы, как слюда, силлиманит, кианит (метаморфизованные глинистые минералы), пироксены и амфиболы, такие как диопсид и тремолит (метаморфизованный доломит плюс кремнезем из песчаника) и даже волластонит (метаморфизованный чистый кальцитовый цемент с кремнеземом). добавлено) и многие другие. Илистые отложения, богатые кварцем, обычно превращаются в сланцы, потому что там слишком много глинистых минералов, богатых алюминием. Кварцит обычно является результатом метаморфизма, если исходным материалом является относительно чистый песчаник.

Кварцит является распространенной метаморфической породой, потому что его протолитовый песчаник очень широко распространен. Обнажения кварцита можно найти во многих горных хребтах по всему миру. Обычно это связано с нынешними или бывшими горными хребтами, потому что горообразование – это процесс, ответственный за глубокое захоронение и связанный с ним метаморфизм, превращающий песчаник в кварцит. Кварцит — очень твердый камень. Он хорошо переносит атмосферные воздействия, потому что входящий в его состав кварц очень устойчив как к физическому, так и к химическому разрушению. Эти свойства делают кварцит полезным строительным камнем, который используется для строительства стен, лестничных ступеней и полов. Он используется в дорожном строительстве и в качестве железнодорожного балласта.

Где найти кварцит

Кварцит — широко распространенная горная порода, встречается на всех континентах мира. Кварциты образуются на сходящихся границах тектонических плит. Сходящиеся плиты закапывают песчаник и сжимают его. Когда граница складывается, возникают горы . Таким образом, кварцит встречается в складчатых горных хребтах по всему миру. В то время как эрозия выветривает более мягкие породы, кварцит остается, образуя пики и скалы.

• Россия. В России залежи кварцита сосредоточены в Карелии, есть на Урале и в республике Тыва, а также в некоторых частях Сибири и Алтая. В континентальной Европе различные регионально изолированные месторождения кварцита существуют на уровне поверхности в поясе от Рейнского массива и Центрального нагорья Германии до Западной Чехии, например, в горах Таунус и Гарц. В Польше залежи кварцита на уровне поверхности существуют в Свентокшиских горах.
• Великобритания. В Соединенном Королевстве кембрийские кварциты Хартсхилла (район Нанитон в Уэльсе, гора Холихед и большая часть острова Холи у берегов Англси отличаются превосходными докембрийскими кварцитовыми утесами и скалами. В Шотландском нагорье несколько гор, сложенных кембрийскими кварцитами, можно найти в отдаленных северо-Запад
• Северная Америка. В Соединенных Штатах образования кварцита можно найти в некоторых частях Пенсильвании, в районе Вашингтона, округ Колумбия, на востоке Южной Дакоты, в Центральном Техасе, на юго-западе Миннесоты, в государственном парке Девилс-Лейк в хребте Барабу в Висконсине, в хребте Уосатч в штате Юта, недалеко от Солт. Лейк-Сити, Юта. В Канаде горы Ла Клош в Онтарио состоят в основном из белого кварцита. Самая высокая гора Мозамбика, Монте-Бинга (2436 м), а также остальная часть окружающего плато Чиманимани сложены очень твердым бледно-серым докембрийским кварцитом. Кварцит также добывают в Бразилии для изготовления кухонных столешниц.
• Южная Америка. Бразилия – в бразильских штатах Баия, Эспириту-Санту, Минас-Жерайс, Сан-Паулу, Сеара и Пернамбуку находятся самые изысканные и красочные кварциты в мире. Fusion Wow, Emerald Green и Explosion Blue популярны среди кварцитов Бразилии.
• Африка. Африканская плита является одной из основных тектонических плит на Земле и содержит метаморфические породы возрастом от 3,6 до 2,6 миллиардов лет. Это также означает, что в Африке больше кварцита, чем мы можем себе представить. Восточный регион и регион Вольта в Гане, Монте-Бинга в горах Чиманимани, прибрежный город Херманус в Южной Африке, Лукенья-Хилл и Кисио Рокшелтер в Восточной Африке — все это популярные регионы с докембрийскими кварцитами. Новым дополнением к этому списку является остров Анжуан у восточного побережья Африки.

Добыча кварцита

Процесс извлечения подходящих пород и ,кварцита в частности, из их естественных пластов называют добычей. Карьер – это место, где добывают кварцит.

Добывают кварцит в России в Республике Корелия, месторождение в Костомукше, есть уникальное месторождение малинового кварцита в районе Онежского озера – Шошинское. На Урале месторждение Тараташское, а в Республике Тыва месторождение Мугорское. Из стран СНГ можно выделить добычу кварцита на Украине в Житомирском районе.

Кварцит добывают в шахтах США в Южной Дакоте, Техасе, Миннесоте, Висконсине, Юте, Аризоне и Калифорнии. До начала 21 века так называемый кварцит Вале для кровельных панелей добывался в Швейцарии (Маттертале) недалеко от Эмбд /Калпетран. В настоящее время Бразилия является важным поставщиком кварцита – Минас-Жерайс, Гояс и Баия являются основными штатами-производителями, незначительные количества получены из Эспириту-Санту и Северо-Восточной Бразилии. Некоторые известные разновидности также поступают из Скандинавии. Очень чистый кварцит добывается в Пфитштале в Южном Тироле (Италия).

Кварцит против кварца и мрамора

Кварцит — это метаморфическая порода, а кварц — минерал из магматических пород, который кристаллизуется из магмы или выпадает в осадок вокруг гидротермальных источников. Песчаник под давлением превращается в кварц-аренит и кварцит, но кварцит не становится кварцем. Строительная отрасль еще больше усложняет ситуацию. Если вы покупаете «кварц» для столешниц, на самом деле это искусственный материал, сделанный из измельченного кварца, смолы и пигментов, а не природного камня.

Другая горная порода, которую часто путают с кварцитом — это мрамор. И кварцит, и мрамор, как правило, представляют собой неслоистую породу бледного цвета. Несмотря на похожий внешний вид, мрамор представляет собой метаморфическую породу, состоящую из перекристаллизованных карбонатных минералов, а не силикатов. Мрамор мягче кварцита. Отличным тестом, позволяющим отличить одно от другого, является нанесение на камень небольшого количества уксуса или лимонного сока. Кварцит невосприимчив к травлению слабой кислотой, но мрамор будет пузыриться и оставит след.

Подтверждение подлинности кварцита

Неправильная маркировка является обычным явлением для кварцита почти во всех уголках мира; следовательно, обеспечение его оригинальности очень важно. Благодаря чрезвычайно простому тесту со стеклом, можно легко идентифицировать настоящий кварцит и выполнить его может даже самый неопытный человек.

• Процедура проверки с помощью стекла. Возьмите кусок стекла. Выберите шероховатый или заостренный край камня, который нужно проверить. Слегка прижмите заостренный край камня к поверхности стекла и попытайтесь провести прямую линию. Теперь проверьте, нет ли царапины на стеклянной поверхности. Определите, действительно ли на поверхности стекла есть царапина или это просто удаляемый след, оставленный порошком камня. Если камень имеет несколько оттенков, попробуйте провести тест на разных участках заостренных поверхностях камня. Настоящий кварцит может легко поцарапать стекло, а звук шлифования о поверхность камня можно легко услышать. Таким образом, заметная царапина на стеклянной поверхности подтверждает подлинность кварцита. Не кварцитный материал либо оставляет незаметную царапину, либо вообще не оставляет следа на поверхности стекла. Камень с неправильной маркировкой имеет тенденцию быть скользким на стеклянной поверхности, и при трении о поверхности стекла он просто оставляет порошкообразный след, не издавая скрежета.
• Тест с лезвием ножа. Для этого теста требуется лезвие ножа. Попробуйте поцарапать поверхность камня заостренным и острым лезвием ножа. Если бы это был настоящий кварцит, возможно была бы легкая царапина, но скорей всего царапины не было бы вообще. Кварцит в основном прочнее стали. Напротив, мрамор или доломитовый мрамор легко царапаются лезвием ножа.
• Тест травления. Нанесите немного уксуса или сока лимона на каменную плиту, которую необходимо проверить. Оставьте его нетронутым в течении следующих 15 минут или около того, а затем полностью сотрите пятно тканью. Теперь обратите внимание на стертую область. Протравленная область будет казаться либо светлее, либо темнее, либо относительно тусклой по сравнению с остальной поверхностью камня. Имейте в виду, что чрезвычайно кислые жидкости, такие как средства для удаления пятен ржавчины, могут травить чрезвычайно прочные камни, такие как кварцит или гранит.

Где используется камень кварцит

Из-за своей твердости кварциты пользуются большим спросом в качестве литых камней. Они используются внутри и снаружи помещений в качестве облицовки стен или фасадов, а также хорошо подходят для использования во влажных помещениях, таких как сауны или ванные комнаты. Помимо использования в качестве строительного материала, очень чистый кварцит (содержание кварца или SiO2 не менее 98 %) используется в стекольной и керамической промышленности, а также в металлургии. Они составляют основу для высококачественных стекол или наполнителей в стоматологической керамике, для извлечения сырого кремния и для производства ферросилиция, лигатуры для производства стали и чугуна.

Кварцит – очень устойчивая к атмосферным воздействиям, прочная и долговечная порода (исключение: кварцитовая разновидность итаколумита). Поэтому кварцит используется как натуральный камень для гравия, напольных покрытий, кухонных столешниц и облицовки стен. Кроме того, кварцит используется в качестве сырья для производства стекла.

Кроме того, кварцит всегда был важным материалом в скульптуре. Одним из самых известных произведений искусства из кварцита является Венера Тан-Тан. Фигурка Венеры, обнаруженная в 1999 году в городе Тан-Тан на юге Марокко, имеет размер шесть сантиметров и сделана из кварцита.

Основные направления использования кварцита:

• Архитектура, отделка и дизайн интерьера. В наши дни кварцит широко используется в архитектуре, отделке и дизайне интерьера благодаря своей прочности, прочности, элегантным мраморным узорам. Кварцит лучше противостоит пятнам, истиранию и нагреванию, а это означает, что это идеальный камень, чтобы вдохнуть жизнь в полы, элегантные кухонные столешницы, декоративные стены и садовые дорожки. В качестве декоративного камня он используется для покрытия стен, бассейнов, садовых дорожек, задних дворов или ступеней лестниц.
• Строительство. Кварцит обладает высокой стойкостью к истиранию и долговечностью, поэтому это популярный камень в строительной отрасли. Используется как дорожный и бетонный заполнитель. Он также используется для строительства подпорных стен, каменной кладки, каменной кладки и даже надгробий. Из-за своей твердости и угловатой формы дробленый кварцит используется в качестве балласта для железнодорожных путей.
• Абразив. Хороший абразив не только твердый, но и прочный и острый. Поскольку кварцит разделяет эти свойства, он считается хорошим абразивом для шлифовки и полировки.
• Насыпи водных путей. Кварцит используется на насыпях для предотвращения эрозии почвы.
• Производство смазочных материалов. Оксид кремния, основной элемент, присутствующий в кварците, используется для изготовления смазочных и гидроизоляционных материалов.
• Обрабатывающая промышленность. Кварцит имеет высокую концентрацию кремнезема. Поэтому он имеет высокий спрос в обрабатывающей промышленности, где используется кремнезем. Например, производство ферросилиция, марганцевого ферросилиция, металлического кремния и карбида кремния.
• Производство стекла — это одно из применений кварцитов. Стекло производится из химического соединения, известного как диоксид кремния (SiO2), основного компонента кварцита. Этот диоксид кремния затем расплавляют и дают ему остыть до желаемой формы или размера.

Часто задаваемые вопросы

Примеры кварцитов

Факты о кварците

• Кварцит является результатом воздействия песчаника и минерального кварца на экстремальные температуры и давление.
• По крайней мере, девяносто процентов кварцитовой породы составляет кварц.
• Кварцит обычно белого или светло-розового или серого цвета.
• Горы и склоны холмов являются типичными местами, где можно найти кварцит.
• Кварцит имеет тенденцию быть гладким с зернистым и блестящим внешним видом.
• Самая чистая форма кремнезема, найденная на Земле, содержится в кварците.
• Из кварцита изготавливают кирпичи, плиты и другие прочные строительные материалы.
• Кварцит имеет тенденцию быть очень прочным и тяжелым, поэтому его добывают с поверхности Земли, а не добывают под землей.
• Оттенок кварцита зависит от количества присутствующего оксида железа.
• Вершины холмов из кварцита обычно не изменяются, так как кварцит устойчив к выветриванию.
• Подстилка вокруг железнодорожных путей часто содержит кварцит из-за его прочности.
• Кварцит очень универсален в строительстве и используется в качестве напольных покрытий, декоративных покрытий для стен и кровли.
• В каменном веке, когда кремень был недоступен, его часто заменяли кварцитом.
• Кварцит можно найти во многих странах, включая Россию, Бразилию, Канаду, Великобританию и США.
• Из-за большого количества кремнезема в кварците почва вокруг месторожденийне имеет достаточного количества питательных веществ для поддержания растительности.

Заключение

Использование кварцита широко, и это правильно. Этот красивый камень находит свое название среди самых популярных природных камней и широко используется в архитектуре, отделке и дизайне интерьера, строительстве, как абразив, в промышленности и производстве. Любой, кто решит использовать этот твердый природный камень в своей жилой среде, не только придаст своему дому особую атмосферу, но и будет наслаждаться природным видом прочного натурального камня.