Quarz
Rauchquarz
Der Name Rauchquarz steht für braune bis dunkelgraue Quarze in fast allen möglichen Hell-Dunkelschattierungen; sehr tiefbraune bis fast schwarzbraune Rauchquarze werden deutschsprachig als Morion bezeichnet. Nicht alle braunen, grauen oder schwarzen Quarze sind Rauchquarze.
Im Schmucksteinhandel wurden früher facetierte Rauchquarze als “Rauchtopas” verkauft.
Die Farbe der Rauchquarze beruht auf Bestrahlung und auf Spuren von Aluminium im Kristallgitter. Al ersetzt die Kieselsäure und bildet AlO4 anstelle von SiO4. Um das Ladungs-Ungleichgewicht im Gitter zu kompensieren, sind auch kleine monovalente H+, Al+ oder Na+-Kationen im Gitter eingebaut. Hochenergetische Strahlung überträgt das Extra-Elektron zum Kation und bildet ein Farbzentrum. Es ist interessant, dass H+ diesen Prozess stört und höhere Konzentrationen von eingebautem Wasserstoff die Bildung von Farbzentren verhindert.
In einer normalen geologischen Umgebung kann dieser Prozess nur bei Temperaturen unterhalb von 50oC stattfinden, da sonst der Grad der Farbzentrumszerstörung den der Farbzentrumsbildung übersteigen würde. Daher tritt die Farbe der Kristalle lange nach dem Wachstum der Kristalle auf. Man nimmt an, dass es mehrere Mio Jahre dauert, bevor ein Kristall eine tiefe Färbung in einem durchschnittlichen Granit bekommt.
Manchmal wird gesagt, dass der Grund für die Färbung die hohe kosmische Strahlung ist, und nicht die Strahlung von radioaktiven Quellen. Zumindest, was alpine Quarze betrifft, ist dies sehr unwahrscheinlich. Es gibt Berichte über alpine Klüfte, in welchen sowohl Rauchquarz- als auch Bergkristalle gefunden wurden (RUFIBACH, MARTIN). Auf einigen dieser Kristalle wuchs Calcit und schützte sie so vor der Strahlung des umgebenden Gesteins. Kosmische Strahlung, welche den gesamten Berg durchdrang, ist ganz bestimmt nicht von einer Schicht Calcit aufgehalten worden.
Ein weiteres Beispiel sind Quarze von Arkansas, welche nun schon fast 200 Mio Jahre im Boden liegen und eigentlich schon ein wenig rauchig sein sollten. Obwohl diese Quarze leicht mittels künstlicher Strahlung in Rauchquarze verwandelt werden können, sind die Quarze dieses Vorkommens farblos und klar.
Die Farbe von Rauchquarz ist viel homogener als die von Amethyst, jedoch noch viel intensiver an den Kristallspitzen. Kristalle mit zonarer oder fleckiger Färbung sind nicht ungewöhnlich, jedoch sind diese intensiv an den Kanten zwischen den Rhomboederflächen gefärbt. Manchmal ist der Grund der dunklen Färbung aber auch eine Unreinheit wie organische Verbindungen oder Manganoxid; diese Quarze sollten jedoch nicht als Rauchquarze bezeichnet werden.
Ergo – Rauchquarz ist der Name für Quarz, dessen Farbe durch Strahlung entstanden ist.
Echter Rauchquarz verliert seine Farbe, wenn er über 200°C erhitzt wird; die Farbe entsteht jedoch wieder, wenn der Kristall mit X-oder Gammastrahlen bestrahlt wird. Rauchquarze sind UV-lichtempfindlich und verblassen, wenn sie länger dem Sonnenlicht ausgesetzt werden.
Rauchquarz ist dichroisch und zeigt Farbwechsel von gelblichbraun zu rotbraun, wenn er um eine a-Achse in polarisiertem Licht gedreht wird. (s.a. > Physikalische Eigenschaften).
Rauchquarz tritt generell im gleich Habitus (e.g. lang- oder kurzprismatisch, plattig, als Szepter, mit trigonalem Habitus oder als Skelettquarz) und gleicher Kristallform (bestimmt durch den Typ von Kristallflächen auf dem Kristall) wie Bergkristall auf.
Skelett- und Nadelquarz-Rauchquarze sind Ausnahmen; beide sind schnell wachsende Formen und besonders der letztere (Nadelquarz) wird aus bestimmten Gründen durch Bestrahlung nicht dunkel. Eine der häufigsten Wachstumsformen sind Gwindel, weil diese offenbar nur in magmatischen und in hoch metamorphisierten Gesteinen wachsen und vor allen Dingen sehr langsam wachsen.
Rauchquarz kommt gewöhnlich in magmatischen und bestimmten hochgradig metamorphen Gesteinen vor, wie Granit und Orthogneiss, da diese Gesteine Spuren radioaktiver Elemente enthalten, welche die Ursache für die Verfärbung der Rauchquarze sind.
Rauchquarze aus vulkanischen Gesteinen ist eher ungewöhnlich, hier dominieren Amethyst und farbloser Quarz.
Ganz ungewöhnlich ist Rauchquarz aus sedimentären Gesteinen; ihr Gehalt an radioaktiven Elementen ist äuerst gering. Viele der sogenannten „Rauchquarze“ aus Sedimentiten ist kein echter Rauchquarz, sondern Quarz mit schwarzen oder braunen Einschlüssen.
Gangquarz in Erzlagerstätten ist – mit Ausnahmen - gewöhnlich farblos oder leicht braun.
Wie vorab erwähnt, braucht e seine lange Zeit, bis ein Rauchquarz eine tiefe Färbung annimmt und es müssen Temperaturen unterhalb von 50oC herrschen. So, selbst wenn das Wirtsgestein radioaktiv ist, muß das Gestein für eine bestimmte Zeit in höhere Niedrigtemperaturzonen gehoben werden, bevor der Quarz dunkel wird. Daxs ist der Grund, warum in vielen Gebieten der Alpen Rauchquarz und besonders Morion nur in großen Höhen gefunden wird; diese Teile des Gebirges befanden sich 2-8 Mio Jahre länger auf der (kühlen) Oberfläche als die Gesteine in den Tälern.
Es ist immer noch gängige Praxis, farblose Quarze künstlich zu bestrahlen und als Rauchquarze zu verkaufen. Für den gutgläubigen Käufer ist es nicht mögich, mit blosem Auge zu erkennen, ob es sich um natürlich gefärbte oder künstlich bestrahlte Kristalle handelt.
In den USA werden viele Produkte mit Gamma-Strahlen bestrahlt, um diese zu sterilisieren; eine Schachtel mit farblosen Quarzen muss nur ein paarmal zusammen mit Tomaten über das Förderband laufen und schon sind die Quarze dunkel. Manchmal übertreiben manche Mineralienhändler und die Kristalle werden unnatürlich schwarz.
Die beste Möglichkeit zur Beurteilung, ob ein Quarz natürlich oder künstlich gefärbt ist, ist, einen Kristall mit Fundortangabe und mit Matrix zu erwerben, um Rückschluss auf die geologischen Verhältnisse zu erhalten. Tief dunkle, fast schwarze Quarze kommen gewöhnlich in magmatischen Gesteinen vor. Gangquarz ist so gut wie niemals schwarz. Insofern sind die suspekten schwarzen Quarze diejenigen, welche mit Galenit oder Pyrit assoziiert sind.
Genaue Fundortangaben sind sehr hilfreich. Ein typisches Beispiel sind die weltbekannten Arkansas-Quarze. Es gibt wohl echte Rauchquarze in Arkansas, doch sind diese sehr selten und werden kaum auf einer Börse angeboten. Man kann davon ausgehen, dass alle sogenannten Rauchquarze von Arkansas künstlich bestrahlt worden sind.
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Der Name Morion wurde für die dunkle Varietät des Rauchquarzes benutzt; sein Namensursprung kann auf den römischen Geschichtsschreiber und Naturforscher Plinius zurückgeführt werden. Dieser nannte das Mineral in seiner Enzyklopädie Naturalis "historia mormorion". Im deutschsprachigen Raum wurde dieser Name zu Morion verballhornt.
A smoky-gray, brown to black variety of quartz that owes its color to gamma irradiation and the presence of traces of aluminum built into its crystal lattice (Griffiths et al, 1954; O'Brien, 1955). The irradiation causes the aluminum Al(+3) atoms that replace Si(+4) in the lattice in a (AlO4)- group to transfer an electron to a neighboring monovalent cation (often Li+) and form a (AlO4/Metal0)0 color center (O'Brien, 1955).
The name Morion is used for black smoky quartz.
Note: Very often black or brown crystals that are colored by inclusions of minerals or organic matter are erroneously called "smoky quartz" or "morion". Typical examples of such misnomers are black quartz crystals embedded in sedimentary rocks, as those found in gypsum, anhydrite and limestone in Italy and Spain. True smoky quartz can be distinguished from crystals that are colored by inclusions by its dichroism.
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- Akhavan, A.C., 2005-2013; The quartz page: http://www.quartzpage.de/about.html
- Bambauer, H.U., Lehmann, G., 1969; Farbe und Farbveränderungen von Quarzen; Sonderheft 3 zur Zeitschrift der Deutschen Gemmologischen Gesellschaft
- Bernhardt , H.J., 1985; Reversion of smoky quartz coloration in crystals with induced growth conditions ; Crystal Research Technology, Vol.20, 371-380
- Chudoba, K.F. (1962) Some relations between the causes of amethyst, smoky quartz, and citrine colors as given by modern science. Mineralogicheskii Sbornik (Lvov): 16: 91-105.
- Cohen, A.J., Makar, L.N. (1982) Models for color centers in smoky quartz. Physica Status Solidi (A): 73: 593-596.
- Cohen, A.J. (1989) New data on the cause of smoky and amethystine color in quartz. Mineralogical Record: 20: 365-367.
- Gaius Plinius Secundus, Naturalis historia, Buch 37, Kapitel 173
- Griffiths, J.H.E., Owen, J., Ward, I.M. (1954) Paramagnetic resonance in neutron-irradiated diamond and smoky quartz. Nature: 173: 439-442.
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- Partlow, D.P., Cohen, A.J. (1986) Optical studies of biaxial Al-related color centers in smoky quartz. American Mineralogist: 71: 589-598.
- Rufibach, E., Martin, R., 2004; Beobachtungen an Quarzkristallen aus der Kluft am Zinggenstock-Observations sur les cristeaux de quartz de la fissure du Zinggenstock; Schweizer Strahler, Nr.4