Kvarcok kavalkádja

Körülvesz bennünket a szilícium-dioxid, a Föld legközönségesebb anyaga.
A tenger homokja, a folyók kavicsa azonban csak a hétköznapi megjelenése – ha ünneplőbe öltözik, hegyikristálynak, ametisztnek vagy opálnak tisztelik.A földkéreg két leggyakrabban előforduló eleme az oxigén és a szilícium. E két elem vegyületét sokféleképpen nevezzük: hol kvarcnak, hol opálnak, hol szilícium-dioxidnak, köznapi formájára – például a homokra – ügyet sem vetünk, ám annál inkább felkeltik érdeklődésünket a ritkább módosulatai, mint például a víztiszta hegyi kristály, az ibolyaszíní ametiszt, a sárga citrin, a kalcedon és a jáspis, a tigrisszem és az achát vagy a legértékesebb, a színpompás, különös opál.
 
Kovakőkorszak

Mindnek ugyanaz az anyaga: a kristályos szilícium-dioxid, SiO2. A szilícium és az oxigén teszi ki a szilárd földkéreg mintegy hetven százalékát. Ha ez a két elem még hidrogénnel vegyül, létrejön a kovasav; ennek sói a szilikátok, amelyek igen bonyolult összetételíek lehetnek; a földpát és a csillám éppúgy közéjük tartozik, mint sok drágakő és féldrágakő, például az akvamarin, a smaragd, a topáz. De a földkéreg anyagának körülbelül tizenkét százaléka szabad szilícium-oxidként fordul elő.

A Föld minden pontján előforduló gránittömbök a Himalájában ugyanúgy, mint Schwarzwaldban átlagosan harminc százalék kvarcot, kristályos szilícium-oxidot tartalmaznak, és további negyven százalék szilikátot a különféle ásványokban. Leggyakoribb megjelenési formájában a kvarc zavaros tejszíní, kemény tömeg, mely kitölti a kőzetek erezetét Grönlandban éppúgy, mint a Bajor-erdőben – ahol például 150 kilométer hosszan, 100 méter szélességben egy páratlan kvarcsáv fut végig a hegységen.

Kvarcszemcsékből állnak a szaharai homokdínék is, akárcsak a Grand Canyon. A kvarc nagyon kemény, ezért időálló, lassabban mállik, mint a többi gyakori ásvány. A víz és a szél elválasztja a kvarcszemcséket a többi, rendszerint kisebb szemcséjí és könnyebben málló anyagoktól. Felgyílnek a vízpartokon, összeállnak homokdínékké. A kovamoszatok és számos gyökérlábú állatka gazdagon barázdált kovapáncélja az élőlény halála után lesüllyed a tengerfenékre, és az évmilliók során kovalappá tömörül.

A kovaorganizmusok védőpáncélja adja a tízkő anyagát, amely jórészt kvarcból és fénytelen opálból áll. A szilícium-oxid számunkra olyan magától értetődő, hogy még költőt sem talált, aki megénekelte volna. Semmiféle korszakot nem neveztek el róla, mint például a vaskort, a bronzkort vagy a míanyagok korszakát – talán azért, mert érája időtlen, kezdete nem határozható meg, a vége nem látható…

A kőkorszak nagy részében tízkőkorszak volt, tehát voltaképpen kovakorszak. Kovakőből készültek – mielőtt a fémet fel tudták volna dolgozni – a munkaeszközök és a fegyverek: a kések, tőrök, nyílhegyek, fúrók, fejszék. A kőkorszaki ember tízkővel csiholt tüzet. Később a tízkövet a hegyekben bányászták, és mint értékes árut – akkoriban drágábban, mint az aranyat – messzi vidékekre exportálták. Napjainkban a szilícium-oxid homok és kavics formájában a legjelentősebb építőanyag, és a betonkorban egyre nő a felhasználása.

Az üveggyártásban a nyersanyag legnagyobb részét képezi. Tiszta szilícium-oxidból készül sok laboratóriumi míszer, mert kémiailag ellenálló, és bírja az erős hőmérséklet-ingadozást. Mivel az ilyen kvarcüveg átereszti az ibolyántúli sugarakat, amelyeket a közönséges üveg elnyel, felhasználják a kvarclámpákban is. Kvarckristályok vannak sok korszerí míszerben, készülékben. Rezgő kvarckristály a hajszálpontos órák lelke is. Jelentős szerepük van a távközlésben, ultrahangadóként szolgálnak különböző ultrahang-készülékekben, amelyekkel például vízmélységet mérnek. Fontos elemei a számítógépeknek és a mikroprocesszoroknak is.

A míszerekben használatos rezgőkvarchoz rendkívül tiszta, egykristályos kvarc szükséges, amely a természetben csak ritkán fordul elő. A rezgőkvarcokat ezért ma már mesterségesen növesztett kvarckristályokból metszik. Nyersanyagban természetesen nincs hiány: homok van bőven, akárcsak a félvezető-technika építőelemeinek gyártásához szükséges elemi szilícium. Mint elődeink a kőkorszakban, mi is a kovakőre vagyunk utalva, csak a legtöbb ember nem tud róla.

Tigrisszem

A szilícium-oxid mindenütt jelen van, de hatalmas forma- és színgazdagsága miatt nem könnyí ráismerni. A kémiailag egyszerí SiO2 képlet kristályszerkezetileg óriási változatosságot takar.
Két rendkívül ritka szilícium-oxidfajta, amely csak egészen nagy nyomáson keletkezik, a coesit és stishovit. A nördlingi Riesben ilyet találtak – s ezzel a tudósok évtizedekig tartó vitája dőlt el: egyértelmíen bebizonyosodott, hogy évmilliókkal ezelőtt egy gigászi, kilométeres átmérőjí meteorit csapódott ide be. Csak az ilyen, katasztrofális becsapódás tudta ugyanis a coesit és stishovit keletkezéséhez szükséges nyomást produkálni.

A kvarc szót a nyelvészek szerint a cseh bányászok használták, eredete azonban tisztázatlan. Lehet, hogy egyszeríen a kemény kőzet csikorgásának hangutánzásáról van szó. A régi bányászok nem gondoltak kvarcra, ha hegyikristályra bukkantak. Még a XVII. században is azt hitték, mint a régi görögök, hogy valamiféle megkövült jéggel állnak szemben. A görög krystallos – jég – szóból származik a tiszta, tükörsima felületí kő neve, és később a kristály szó.

A kristályszerkezet, amely a kvarcnál szilícium- és oxigénatomokból áll, egyáltalán nem hibátlan. Apró víz- és gázhólyagokat tartalmaz, melyek sávossá, szürkévé vagy akár tejfehérré tehetik. Vas- vagy alumíniumnyomok elszínezhetik az egyébként színtelen hegyikristályt sárga vagy aranybarna citrinné. Az ametiszt viszont ibolyaszíní – mely 470-750 fokra hevítve átcsap a citrin színébe. A legtöbb kereskedelmi forgalomba kerülő citrin ilyen módon kezelt ametisztből készül.

Hasonló a viszony a világos hegyikristály és a sötét füstkvarc között (amely akkor is kvarc, ha a kereskedő füsttopáznak hívja). 300-400 fokra hevítve kivilágosodik a morion is, ez a különlegesen sötét füstkvarc; de röntgenbesugárzás hatására visszanyeri sötét fényét.

A rózsaszíní rózsakvarc és a kék zafírkvarc is kvarchoz kötődő ásványkristályocskáknak köszönheti színét – a szivárvány minden színében ragyognak tehát a kvarcok, sőt, olykor fémesen csillognak vagy szikráznak, mint a vadállatok szeme. E tigrisszemeknek nevezett kövek fényhatása különös módon alakul ki. A földkéregbe forró, kovasavtartalmú, azbesztalapú oldatok hatolnak be. A folyadékból a szilikátok kiválnak, az azbesztszálak anyaga fokozatosan feloldódik, de ez a változás olyan lassan, fokról fokra történik, hogy a szálak formája még azután is megmarad, hogy a kivált anyag teljesen kvarccá szilárdul.

A kvarcban konzerválódott struktúrák fénytörése idézi elő a varázsos csillogást, A kvarc felépítésében az ilyen kis szabálytalanságok is meghökkentő hatást tudnak előidézni. Az idegen szennyező anyagok azonban nyilvánvalóan rontják a kristályosodási képességet. Egy kevéssel több vas már tönkreteheti a citrint vagy az ametisztet.

Az idegen ásványok annyira zavaróak, hogy a szép rózsa- és zafírkristályok rendkívül ritkák. Egy másik kvarcféleség, a kalcedonok csoportjának egyik ásványa sem csillog. Az apró kvarckristályok sírí, zsíros fényí tömeggé nőttek össze. Metszve és csiszolva azonban ezek a mikrokristályok igen vonzó megjelenésíek. A sokszíní kövek változatos mintázata a gyíjtőket és az ékszerek viselőit is gyönyörködtetik, mint a természet egyik legszebb absztrakt mívészete. Még a fehéresszürkéből kékbe hajló színí kalcedon is, amelyről az egész csoportot elnevezték, szép látvány.

Hogy miért viseli ez az ékkő egy Boszporusz-parti antik város nevét? Ez rejtély a szakértők előtt is, különösen azért, mert azon a tájon kalcedont – amely egyébként sokfelé előfordul – sohasem találtak. Ha a vas-oxid füstszíníre vagy barnásvörösre színezi, karneolnak nevezik a kalcedont. Némi nikkel-szilikát viszont zöld krizoprásszá változtatja. Ez Nagy Frigyes kedvenc köve volt. Ha zöld, vörös pontokkal, akkor az a heliotrop; ha fekete, akkor onyx (ami zavarba ejtő elnevezés, mert világos, áttetsző kőre is alkalmazzák).

Nachát!

A jáspis, a legkevésbé sem átlátszó kalcedon húsz százalék idegen anyagot is tartalmazhat. Van barna, sárga, zöld, szürke és feketés, csíkos, foltos meg moaré. Nagyrészt jáspisból áll az ékkőként amúgy nem kultivált tízkő is.
A kontrasztgazdag achát talán a legdekoratívabb. Az achát végül is nem más, mint csíkos kalcedon. De a csíkok meglepő kombinációkat adnak. A vulkanikus kőzetekben képződnek. A gázhólyagok a láva megmerevedése után üregeket hagynak hátra, amelyekben kovasavban gazdag oldatok és gőzök gyílnek össze. Rétegről rétegre válik ki így a kvarc, vagyis ebben az esetben az achát a falakra. Az achátot már az ókorban is nagyra becsülték.

A görög filozófus, Theophrasztosz is leírja, hogy a csíkos kő a szicíliai Achat neví folyótól kapta a nevét. A legkeresettebb, szépségben és színgazdagságban felülmúlhatatlan achátok régóta Idar-Oberstein vidékéről származnak. A lelőhelyek azonban az elmúlt évszázadok során lassan kimerültek, viszont közben fölfedezték a mai legjelentősebb lelőhelyeket Brazíliában és Uruguayban.

Az ottani achátok jórészt szürkék ugyan, de ezen – mint már az ókori rómaiak is tudták – könnyen lehet segíteni: színezéssel. Az egyes achátrétegek ugyanis nem egyformán porózusak, tehát a folyadékok nem egyformán szívódnak beléjük. A porózusabb rétegek feketére festéséhez például méz- és cukoroldatba áztatják a követ, aztán kénsavba. A pórusokba mélyen behatolt cukrot a kénsav elszenesíti; ahová nem jutott cukor, ott világos marad.

Opál és dinamit

Kalcedon a megkövült fa is, millió esztendős farönkök – kőből, de mintha csak frissen kivágott fák volnának, a legkisebb részletekig megőrzik a fa eredeti szerkezetét úgy, hogy a szakértők meg tudják határozni a fa faját. Az évgyírík, az ágtövek, a féreg fúrta lyukak is jól kivehetőek. A megkövült fa azonban többnyire nem egyszeríen sárgás vagy barnás, hanem tarkabarka, a színskála csaknem minden színe megtalálható rajta.

A legnagyobb tömegben és színpompában az amerikai Arizona állam megkövesedett erdejében található. Néhány száz négyzetméteren elszórva hevernek a néha másfél méter hosszú, hatalmas törzsek, és sok ezer még a kőzetekbe ágyazva vár feltárásra. A tudósok előtt világos, hogy a fa, amely egyébként szétkorhad, ebben az esetben miért marad meg épségben. Kétszázmillió évvel ezelőtt a megkövült erdő síkság volt, a folyókban homok, kavics, sár, de számtalan fatörzs is sodródott. A törzseket a nedves üledék betakarta és ideiglenesen megvédte a gyors szétmorzsolódástól. A talajvízben oldott kovasav ezután behatolt a fatörzsekbe, és ott kivált, míg a szerves anyag feloldódott és kimosódott.

Ez a kicserélődés lassan, fokozatosan ment végbe, s így megőrződött az eredeti szerkezet, annak ellenére, hogy az anyag csaknem teljesen kicserélődött. Ez a zökkenőmentes átmenet annál is meglepőbb, mivel maga a kovasav is változik közben. Először kovasavgélként van a fatörzsben, aztán a víztartalom lassan csökken, és a gélből opál lesz. Csak ezután alakul ki a még mindig harminc százalék vizet tartalmazó opálból a vízmentes, mikrokristályos kalcedon. A megkövült fánál ugyanúgy, mint az achátnál és a kovakőnél is, először opál képződik.

Az opál tehát normális esetben csak átmeneti terméke a kovasav átalakulásának, nagyon közönséges anyag, és csak kivételes esetben lesz bámulatra méltó drágakő. Az, hogy nemes opál-e vagy érdektelen kőzet, csak a szerkezettől függ. Az opál apró, amorf kvarcgolyócskákból áll. Ha a golyócskák azonos nagyságúak, szabályos rendben helyezkednek el, a közök is szabályosan formáltak és jól fel vannak töltve vízzel, csak akkor opalizál az opál.

A XIX. század végéig a legtöbb opál a mai Csehország területéről származott. Azóta az ausztrál opál uralja a világpiacot. Értékesek a Mexikó területéről származó kövek is, amelyek színe a borostyánsárgától a tízopál pirosáig terjed. Az opál sem kevésbé változatos a többi kvarcféleségnél, a színárnyalatok skálája széles.

Kvarcból képződik a kovamoszatok finoman cizellált páncélja is, amely egysejtí lakójának halála után a tenger fenekén összegyílik, és most kovaföldként bányásszák ki sokoldalú felhasználásra, szírő-adszorbens anyagnak, katalizátornak, töltőanyagnak. Amikor Alfred Nobel meg akarta szelídíteni a rendkívül robbanékony nitroglicerint, hogy a felhasználásra alkalmassá tegye, a robbanóanyagba kovaföldet kevert –    így találta fel a dinamitot.