EL QUARS: NATURAL, SINTÈTIC I TRACTAT

El quars és un dels minerals més comuns de l’escorça terrestre, i està present en gran quantitat de roques ígnies, metamòrfiques i sedimentàries.

La seva composició química és SiO2 (sílice) i estructuralment pertany a la família dels silicats. Pot ser transparent, translúcid o opac, i pot presentar-se en diversos colors (incolor, blanc, violeta, rosa, groc, fumat, verd, gris, etc.). La seva duresa és de 7 segons l’escala de Mohs, el seu pes específic és de 2,66 i els seus índexs de refracció són de 1,544 – 1,553, amb una birefringència de 0,009 (uniaxial positiu). L’espectre d’absorció no és característic i generalment no presenta fluorescència sota llum ultraviolada.

Actualment, ja es troba en el mercat gran quantitat de quarsos sintètics de qualitat gemma (especialment les varietats transparents), així com quarsos naturals tractats, o inclòs quarsos sintètics tractats.

Les varietats transparents més importants del quars són: quars cristall de roca (incolor, “pur”), quars ametista (violeta, presència de centres de color i ferro intersticial --> procés d’irradiació natural), quars citrina (groc, presència de ferro fèrric, Fe3+), quars ametrina (meitat violeta i meitat groc), quars fumat (marró – gris, centres de color i alumini --> procés d’irradiació natural), quars rosa (presència de titani, transparent o translúcid), quars prasiolita (verd, presència de ferro ferrós, Fe2+ --> sempre tractada o sintètica).

Tractaments dels quarsos transparents:

Els tractaments que podem trobar més habitualment són:

• A partir d’un quars cristall de roca (incolor), mitjançant irradiació amb partícules d’alta energia, es pot obtenir quars fumat (marró – gris) o quars ametista (violeta).

• A partir d’una ametista (violeta), mitjançant tractament tèrmic a uns 400°C es pot obtenir quars citrina (groc). En canvi, aplicant-li una temperatura d’uns 600°C a la ametista podem obtenir un quars prasiolita (verd)

• A partir d’un quars citrina (groc), mitjançant irradiació amb partícules d’alta energia, es pot obtenir quars ametista (violeta).

• A partir d’un quars fumat (marró – gris), mitjançant tractament tèrmic a uns 200°C podem obtenir quars citrina (groc).

Els tractaments tèrmics i les irradiacions són difícils de detectar amb la lupa o l’estereomicroscopi. En alguns casos fan falta tècniques molt específiques per detectar-los.

En algunes pedres tractades tèrmicament, de vegades, s’observen amb el microscopi unes aurèoles de dilatació i contracció al voltant de les inclusions. No obstant, hi ha quarsos transparents molt nets d’inclusions, en els que no serà possible observar aquestes aurèoles degut a la falta d’inclusions.

La majoria de quarsos citrina que es troben en el mercat són tractats tèrmicament a partir d’un quars ametista. El quars citrina natural és bastant rar i presenta un dicroisme dèbil a moderat, mentre que el quars citrina tractat tèrmicament no presenta dicroisme.

La pell de tigre o de zebra (inclusions líquides paral·leles que produeixen una alternança de bandes fosques i clares) es típica del quars ametista natural. Si un quars citrina presenta pell de tigre sabrem que és un quars citrina tractat tèrmicament a partir d’una ametista natural.

El quars sintètic:

Degut a l’abundància del quars a la natura, sembla una paradoxa sintetitzar-lo al laboratori. El motiu de la seva síntesi radica en les múltiples aplicacions tecnològiques que té, degut a la seva piezoelectricitat. Per aquesta raó, el quars té interès en la indústria rellotgera, en equips de comunicacions i en electrònica. Per a que es pugui aprofitar aquesta propietat, és necessari que el quars no presenti macles ni impureses, i el quars natural acostuma a presentar-les, mentre que el quars sintètic no presenta macles (Pellicer, M. A.; 2000-2001, Las otras piedras preciosas; AGEDA (Asociación gemológica de Aragón), Zaragoza, p. 276).

El mètode utilitzat en la síntesi del quars és el mètode hidrotermal. Aquest mètode de síntesi es basa en el procés de formació natural dels minerals d’origen hidrotermal (són d’origen hidrotermal els minerals formats en l’etapa postmagmàtica en presència d’aigua a temperatures i pressions intermèdies, per exemple el beril en las pegmatites, el quars, etc.).

Sobre tot es comercialitzen els quarsos ametista i citrina sintètics. No obstant, entre les varietats transparents del quars, també existeixen el quars sintètic incolor, el quars fumat sintètic, el quars ametrina sintètic, el quars rosa sintètic, el quars prasiolita sintètic i el quars blau sintètic, entre d’altres.

Imatge: Cristalls de quars ametista natural i quars cristall de roca natural (esquerra); quars ametista sintètic i quars cristall de roca sintètic (dreta). Robert Weldon, "An Introduction to Synthetic Gem Materials". http://www.gia.edu/gem-synthetic

Condicions de treball del mètode de síntesi hidrotermal en el quars:

Temperatura: 330 – 390ºC

Pressió: 830 – 1700 atm

Temps de creixement dels cristalls: Vàries setmanes

Elements necessaris en el procés:

Autoclau: El recipient central és un cilindre d’acer

Nutrient o matèria prima: SiO2 (en pols)

Dopant: Depèn del color que es vulgui obtenir

Dissolvent: Aigua

Mineralitzadors: Substància que s’afegeix a l’aigua i ajuda a dissoldre el nutrient (Na2CO3, NaOH, sals de potassi o amoni, etc.)

Gèrmens cristal·lins (o llavors): Quars natural o sintètic

Descripció del mètode de síntesi:

Les autoclaus estan hermèticament tancades i han de ser capaces de suportar temperatures i pressions intermèdies durant llargs períodes de temps. Al seu interior s’introdueix el nutrient, els dopants, l’aigua, els mineralitzadors i els gèrmens cristal·lins. A l’augmentar la temperatura i la pressió, el nutrient situat a la part inferior del recipient es dissol en l’aigua.

S’estableix un gradient de temperatura mitjançant un calefactor: a la zona inferior (on es col·loca el nutrient) la temperatura és més elevada que a la superior (on es col·loquen els gèrmens), i es produeix una corrent de convecció de la part inferior a la superior. D’aquesta manera, l’aigua i el nutrient dissolt es desplacen cap a la zona on estan els gèrmens, el nutrient comença a cristal·litzar sobre els gèrmens, i es comencen a formar els cristalls de quars.

Característiques del producte resultant:

Els cristalls obtinguts presenten línies de creixement ondulades o en dents de serra (“chevrons”).

Poden presentar inclusions en forma de “molla de pa” generades a partir del germen utilitzat, o espícules en forma de clau.

Els quarsos sintètics no presenten macles, a diferència dels naturals.

Identificació del quars sintètic: (Pellicer, M. A.; 2000-2001, Las otras piedras preciosas; AGEDA (Asociación gemológica de Aragón), Zaragoza, p. 286 – 287).

A. Propietats físiques: Semblants a les dels quarsos naturals.

B. Estudi de les inclusions:

QUARS NATURAL:

Inclusions bifàsiques líquid + gas

Minerals de ferro marrons o vermelles, o d’altres minerals

Línies de creixement rectes

Ametista: Pell de tigre (o no)

QUARS SINTÈTIC:

Inclusions en forma de molla de pa o espícules en forma de clau

Presència de restes del germen

Línies de creixement: Chevrons

Ametista: NO pell de tigre

C. Ús del polariscopi: Per l’observació de la presència o absència de macles.

La gran majoria de quars natural està maclat (macla del Brasil), mentre que, en principi, el quars sintètic no ho està.

A l’observar un quars maclat (natural) en la direcció de l’eix òptic i amb l’eix òptic perpendicular al pla dels polaritzadors, es veuen unes bandes fosques degudes a la presència de la macla. Això no s’observa en el quars sintètic perquè no està maclat.

Aquest mateix efecte també es pot observar amb un microscopi submergint la pedra en glicerina o en algun oli d’immersió.

J.I Kouvula et al. afirmen poder obtenir quars sintètic de color amb la macla del Brasil.

D. Ús de l’espectre d’absorció: En el visible i l’ultraviolat.

Referències: Elena Andia Sierra, “Los cuarzos naturales, sintéticos y tratados”, Gold & Time, setembre 2014, nº 166, any XVI http://www.nexotrans.com/pdf/GOLDTIME166.pdf