Дымчатый кварц характеристика и причины окраски

Граница между дымчатым и бесцветным кварцем неопределенна. Окраска камня варьирует от едва заметных дымчатых оттенков через дымчато-бурую до темно-дымчато-бурой и почти черного цвета. Сильно окрашенные кристаллы полупрозрачны; встречаются почти непрозрачные в больших кусках камни (морион); такой кварц имеет заметный дихроизм. Цвета дихроизма по Ne —- от желтовато- до красновато-бурых, а по No— коричневый; схема абсорбции Ne>No в шлифах сильно окрашенные кристаллы по Ne имеют почти черный цвет, а по No — темно-бурую окраску.

Кристаллы дымчатой разновидности кварца большей частью окрашены неравномерно, хотя обычно окраска распределяется в виде тонких полос или зон роста, параллельных вершинным граням. Очень тонкая полосчатость лучше всего видна в срезах, перпендикулярных граням кристалла, особенно ромбоэдрическим вершинным граням.

Дымчатый оттенок может быть приурочен к пирамидам роста граней, особенно вершинных граней r, вследствие чего в базальных разрезах окраска распределяется по сегментам, во взаимоотношениях которых проявляется симметрия с осью третьего порядка; в дымчатых участках наблюдается развитие полосчатости роста. Мощные зоны дымчатых крсталлов, сами по себе имеющие более тонкое полосчатое строение, могут чередоваться с зонами бесцветного или молочного кварца, и, кроме того, участки дымчатой разновидности кварца могут чередоваться в пределах монокристаллов с аметистом. В некоторых случаях в дымчатый или желтоватый цвета окрашены диаметрально расположенные пирамиды роста, как это наблюдается в образцах из округа Делавэр, Пенсильвания. Дымчатые кристаллы могут приобретать желтоватый или желтовато-бурый и красновато-бурый оттенки; вследствие этого кажется, что его окраска постепенно сменяется цитриновой или накладывается на нее.

Обработка

Минерал можно обесцветить путем прокаливания. Подробности

Химический состав минерала

По химическому составу минерал, по-видимому, не отличается от бесцветных его разновидностей. Насколько известно, для него не характерно присутствие относительно больших количеств других элементов, как, например, железа (Fe) в аметисте и цитрине или титан (Ti) в голубом и розовом кварце. Дымчатый кварц содержит алюминий (Аl), который, очевидно, играет существенную роль в его окраске, хотя Аl в тех же или даже больших количествах присутствует как в бесцветном кварце, так и в других окрашенных разновидностях Спектральными и другими анализами в природном дымчатом, кварце установлено присутствие лития (Li), Al, кальция (Са), магния (Mg) и т. д.; в некоторых случаях обнаруживаются лишь незначительные количества Fe, марганца (Mn) и натрия (Na) или эти элементы отсутствуют вовсе. Обычно дымчатые разновидности кварцы содержат включения жидкости, иногда в очень больших количествах. Указывалось также, что он содержит углеводороды, но это предположение было опровергнуто. На основании данных химических анализов предполагалось, что в состав дымчатой разновидности кварца входит элементарный кремний, количество которого уменьшается при прокаливании. В темных дымчатых кристаллах элементарный Si присутствует в количестве около 0,01%. Считают, что дымчатый цвет кварца обусловлена наличием этого элементарного Si, образовавшегося при естественном облучении.

Физические свойства дымчатого кварца

Точными измерениями установлено, что показатели преломления у описываемой разновидности кварца несколько меньше, чем у бесцветного; они уменьшаются по мере усиления интенсивности окраски и колеблются также в пределах одного кристалла. Однако эти различия очень небольшие и сравнимы с колебаниями светопреломления в различных кристаллах бесцветного кварца или в пределах отдельных монокристаллов, связанными с изменениями химического состава. Обоснованность этих наблюдений подтверждается тем фактом, что показатели преломления этого кварца увеличиваются по мере исчезновения дымчатой окраски при прокаливании. 
Экспериментально еще не установлены какие-либо различия в удельном весе дымчатого и бесцветного кварца, связанные с интенсивностью окраски минерала. Одна и та же неопределенность существует как в проблеме светопреломления, так и в вопросе об изменениях удельного веса. Дело в том, что различия в удельном весе (природа соотношений которых с окраской остается неизвестной) бесцветного кварца наблюдаются в таких же или даже больших пределах, чем в дымчатом разновидности кварце. Удельный вес бесцветного кварца может изменяться на 0,0001—0,0005. Точные измерения удельного веса темного дымчатого и бесцветного кварца дали величины соответственно 2,64849 и 2,64847 при 25°, т. е. одинаковые в пределах ошибки измерения. Удельный вес природного этой разновидности кварца до и после его обесцвечивания соответственно равен 2,65027 и 2,65022 (пределы точности для обоих измерений ±0,00009 при 0°; отнесено к Н₂O при 4°.

Происхождение цвета дымчатой разновидности кварца было объектом многочисленных исследований. Предполагалось, что окраска обусловлена пигментацией кварца углеводородами или различными неорганическими примесями, но она, по-видимому, вызвана внутренними нарушениями строения электронных оболочек, которые сопровождаются изменениями химического состава. Для него кварца характерна абсорбция при 460 ммк, обусловленная взаимодействием непарных электронов с ионами кислорода или присутствием таких электронов в вакантных анионных позициях, возникающих вследствие замещения Si на Аl. Указывался и другой максимум абсорбции. Присутствие Аl в тетраэдрической координации, очевидно, и вызывает возникновение дымчатой окраски, однако не всегда алюминий содержащий кварц имеет дымчатую окраску. Возможно, такие различия определяются формой, в которой Аl входит в кварц (замещая Si  или располагаясь в интерстициях), или способом компенсации валентности. Хотя спектры абсорбции природного и облученного кварца, очевидно, идентичны, эти два типа окраски определенно различаются по устойчивости по отношению к нагреванию. Природный кварц с дымчатой окраской  рассеивает свет более сильно, чем бесцветный кварц или аметист. Светорассеяние уменьшается при обесцвечивании минерала в результате прокаливания
Предполагалось, что природная дымчатая окраска имеет вторичный характер и возникает при естественном облучении первоначально бесцветных кристаллов. Хорошо известно, что почти точно такой же дымчатый цвет получается при облучении бесцветного кварца рентгеновскими лучами. В любом случае распределение Аl в кристалле должно было контролироваться каким-то фактором в течение начальной стадии роста кристалла. Влияние этого фактора проявляется в распределении окраски в зонах и пирамидах роста. Отсутствие явления линейной абсорбции б очень крупных кристаллах и тот факт, что бесцветные части зональных кристаллов более сильно окрашиваются под действием рентгеновских и других лучей, чем зоны с природной дымчатой окраской, позволяют предполагать, что эти кристаллы были первоначально окрашены не в результате их облучения. Явления линейной абсорбции не могли бы иметь места, если кристаллы росли из радиоактивных растворов, поскольку поверхности роста в этом случае непрерывно облучались бы. Включения радиоактивных минералов в кварце окружены размытыми дымчатыми ореолами шириной около 1 мм. Рассеянные микроскопические включения углерода, углеводородов или сульфидов могут обусловить возникновение темной окраски, похожей на окраску истинного дымчатого кварца. Кристаллы кварца из округа Херкимер, Нью-Йорк, часто имеют черные включения антрацитовых углеводородов; такие включения либо находятся в самом кварце, либо плавают в пустотах, содержащих жидкость.

Распространение минерала

Дымчатый кварц — является полудрагоценным камнем и при этом весьма распространенным минералом. Встречается он преимущественно в породах, образовавшихся при довольно высоких температурах (в пегматитах), где он приурочен в основном к полостям, возникшим в гидротермальную стадию минерализации, в миаролитовых пустотах и друзовых пегматитовых выделениях в гранитных изверженных поводах. Кроме того, он встречается в жилах альпийского типа. Его кристаллы обладают обычным призматическим габитусом, но сильнее осложнены второстепенными формами по сравнению с бесцветным низкотемпературным кварцем. На кристаллах часто наблюдаются вицинальные поверхности. Как правило, кристаллы довольно несовершенны вследствие развития линейных и сложных структур. Окрученные кристаллы у этого кварца встречаются чаще, чем у бесцветного. Обычно присутствуют дофинейские двойники. Бразильские двойники у него появляются реже, чем у бесцветного, по крайней мере в некоторых районах.

Месторождения

Наиболее известными месторождениями дымчатой разновидности кварца являются, по-видимому, альпийские жилы Швейцарии. Здесь встречается масса превосходных образцов и известны находки очень крупных кристаллов. Из жилы выполнения, обнаруженной около 1719 г. на Цинкенштоке близ Гримзеля, извлечено свыше 50 г кристаллов, один из которых весил около 250 метров, а в друзовой полости в долине Вишталя в Верхнем Валлисе было добыто 1700 кристаллов весом от 22  до 630 кг. На другом известном месторождении вблизи ледника Тифен в Ури в 1868 г было добыто 10 т темного дымчатого прозрачного кварца, пригодного для декоративных целей, и, кроме того, 5 т музейных образцов, причем один из образцов представлял собой ограненный двухвершинный кристалл весом 67 кг. Этот кристалл и другие замечательные образцы из Ури хранятся в Берне. Великолепное собрание кристаллов дымчатой разновидности кварца имеется в Музее художественных изделий в Цюрихе, отдельные выдающиеся кристаллы этого района можно видеть во многих крупных коллекциях минералов. По имеющимся сведениям в Центральных Альпах интенсивность дымчатой окраски кварца возрастает с увеличением высоты расположения месторождения.

Другое широко известное месторождение где можно встретить дымчатую разновидность кварц находится на горе Кейрнгорм на границе графств Инвернесс и Банф в Шотландии, где она кварц приурочен к пегматитам и к выветрелым обломочным наносам, перекрывающим гранит. В Шотландии этот кварц особенно ценится как декоративный камень под названием "кейрнгорм", или «шотландский топаз».

Кроме того, известны находки прекрасных кристаллов в России, во многих местах в Бразилии, на Мадагаскаре, а также в жилах, приуроченных к гранитам, у Сан-Пьеро и в связанных с ними россыпях на острове Эльба и в пегматитах горнорудного района Алто-Литхона в Мозамбике.

В США, в Новой Англии, и в других местах были найдены кристаллы дымчатого кварца длиной до нескольких 60 см. Многочисленные кристаллы бледно-дымчатого и молочного цвета длиной до 1,80 метра обнаружены в пегматитовых пустотах у Бакфилда, Мэн. Блестящие черные кристаллы частично в виде шапок на крупных кристаллах молочного кварца были обнаружены у горы Апатит близ Оберна, Мэн; несколько интересных проявлений имеется в округе Кус, Нью-Гэмпшир. Бледно-дымчатый кварц встречается в некоторых районах распространения жильного кварца в Арканзасе. Красивые образцы темной-дымчатой разновидности я с зеленым микроклином, найдены в пегматитовых карманах в гранитах района Пайкс-Пик и на горе Антеро, Колорадо. Скопления темной дымчатой разновидности кварца и идиоморфные кристаллы весом до 453 кг и более были обнаружены в пегматитах, содержащих редкие земли, у Барингер-Хилл,. округ Льяно, Техас. Дымчатый кварц с хорошо выраженным зональным строением и включениями турмалина встречается в округе Джефферсон, Монтана, а также в пегматитах близ Милфорда, округ Бивер, Юта, и в округе Сан-Диего, Калифорния. Бледно-дымчатые кристаллы различного габитуса и небольшого размера обнаружены во многих местах в округах Берк и Александер, Северная Каролина, а также в занорышах пегматитов или кварцевых жил в метаморфических породах района Пидмонт. Аллотриоморфные зерна кварца некоторых изверженных и метаморфических пород имеют слегка дымчатую окраску, часто трудно различимую вследствие их малого размера и наличия внутренних дефектов. Кварц письменного гранита также обычно имеет более или менее дымчатую окраску.