ควอตซ์ (quartz) – เรียบเรียง : นารีรัตน์ อัมพวะศิริ และ สันติ ภัยหลบลี้

ควอตซ์ (quartz) เป็นแร่ชนิดหนึ่งที่มีองค์ประกอบเป็นซิลิกอนและออกซิเจน มีสูตรเคมีคือ SiO₂ เป็นแร่ที่พบมากที่สุดถึงร้อยละ 12 ของเปลือกโลก พบได้ทั้งในหินอัคนี หินตะกอน และหินแปร โดยทั่วไปแร่ควอตซ์มักอยู่ร่วมกับเฟลด์สปาร์และมัสโคไวท์ เกิดในรูปแบบสายแร่ และอาจพบแร่ควอตซ์อยู่ตามโค้งในของแม่น้ำและฝั่งทะเลในรูปของทราย แร่ควอตซ์มีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย โดยควอตซ์มีรูปผลึกเป็นแบบ Hexagonal ซึ่งมักจะเกิดเป็นลักษณะแท่งยาวทั้งหัวและปลายแหลม มีเนื้อผลึกเป็นแบบผลึกสมานแน่น ความวาวคล้ายแก้ว เนื้อแร่ควอตซ์มีลักษณะโปร่งใสถึงโปร่งแสง มีความถ่วงจำเพาะ 2.6-2.7 โดยมีความแข็งอยู่ที่ 7 ตาม สเกลความแข็งของโมส์ (Mohs scales) ในประเทศไทยรู้จักและเรียกแร่ควอตซ์ในชื่อของ แร่เขี้ยวหนุมาน

เพิ่มเติม : แร่ประกอบหิน

การเกิดสีในแร่

การเกิดสีในแร่ส่วนใหญ่เกิดจากมีบางธาตุปนอยู่อยู่ในแร่ ทำให้เกิดการเลือกดูดกลืนคลื่นแสงในแถบสีรุ้งได้ ธาตุที่ทำให้เกิดสีในแร่เรียกว่า รงคธาตุ ได้แก่ ธาตุโลหะ 8 ธาตุ หรือที่เรียกว่า ธาตุทรานซิชั่น (transition element) คือธาตุโครเมียม (Cr) เหล็ก (Fe) ไทเทเนียม(Ti) โคบอลท์ (Co) นิกเกิล(Ni) วาเนเดียม(V) แมงกานีส(Mn) และ คอปเปอร์ (Cu) โดยการเกิดสีแบ่งได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่

1) สีอิดิโอโครเมติค (idiochromatic color) คือ การที่ธาตุที่ให้สีเหล่านั้นเป็นองค์ประกอบหลักของแร่ ซึ่งสีของแร่จำพวกนี้จะไม่เกิดการเปลี่ยนแปลง และสามารถใช้เป็นลักษณะเด่นในการบอกประเภทได้

2) วัสดุอัลโลโครแมติค (allochromatic material) คือ การที่ธาตุที่ให้สีเป็นมลทินแปลกปลอมเข้าไปแทนที่ในโครงสร้างของแร่นั้นๆ ซึ่งแร่ควอตซ์ที่มีสีส่วนใหญ่ก็เกิดจากการที่มีมลทินของธาตุเข้าไปแทรกอยู่ในโรงสร้างของผลึกแร่

3) กระบวนการอิเล็กโทรนิค (electronic process) คือ กระบวนการการเกิดสีที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ดังนี้

• ศูนย์กลางสี (color center) เกิดจากความไม่สมบูรณ์ของผลึก ทำให้ประจุธาตุหนึ่งอาจมีมากหรือน้อยเกินไป ทำให้เกิดช่องว่างที่สามารถเลือกดูดกลืนช่วงคลื่นในแถบสีรุ้งได้ สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ Electron Color Centre และ Hole Color Centre
• ทฤษฏีระดับพลังงงาน (band theory) คือ การที่ band gap ในแต่ละตัวจะมีความกว้างแตกต่างกันตามแต่ละแร่ โดยระยะห่างระหว่าง valence band กับ conduction band จะเรียกว่า electron energy band gap แบ่งได้เป็น 3 ชนิด ขึ้นกับโครงสร้างผลึกและสูตรทางเคมี ซึ่งแต่ละชนิดก็จะให้สีที่แตกต่างกันไป
• ออร์บิทัลเชิงโมเลกุล (molecular orbit) คือ การที่อิเล็กตรอนในบางแร่สามารถเคลื่อนที่หรือแลกเปลี่ยนจากไอออนสู่ไอออนได้โดยการดูดกลืนแสงและได้รับพลังงาน สามารถเกิดได้ 3 แบบ คือ 1) metal-to-metal ion charge transfer 2) oxygen-to-metal ion charge transfer และ 3) charge transfer without metal ion

แร่ควอตซ์สีต่างๆ

แร่ควอตซ์สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท หลักๆ ได้แก่ แร่ควอตซ์ผลึกหยาบ (coarsely crystalline varieties) และ แร่ควอตซ์ผลึกละเอียด (cryptocrystalline varieties) ซึ่งจะมีผลึกเล็กมากจนมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น โดยแร่ควอตซ์แต่ละแบบก็มีสีสันแตกต่างกันตามธาตุที่เข้าไปเป็นมลทิน โดยแร่ควอตซ์ผลึกหยาบแบ่งประเภทตามสีที่พบ ดังนี้

• ควอตซ์บริสุทธิ์ (clear quartz) คือ แร่ควอตซ์ใส ไม่มีสี ไม่มีมลทิน
• ซิทริน (citrine) คือ ควอตซ์ที่มีสีอยู่ในช่วงสีเหลืองปนแดง สีส้ม และสีส้มน้ำตาล สีเกิดจากเหล็กเข้าไปเป็นมลทิน ซิทรินสีเหลืองมะนาว ในตลาดพลอยเรียก เลมอนควอตซ์
• อเมทิสต์ (amethyst) คือ แร่ควอตซ์ที่มีสีอยู่ในช่วงสีม่วงคราม สีม่วงแดง สีเกิดจากการที่เหล็กเข้าไปเป็นมลทินเช่นกัน
• สโมคกี้ควอตซ์ (smoky quartz) หรือ หินแคนกอล์ม (cairngorm stone) คือ แร่ควอตซ์ที่มีสีอยู่ในช่วงสีเทาควันไฟปนเหลืองและสีน้ำตาล
• ควอตซ์สีน้ำนม (milky quartz) คือ แร่ควอตซ์ที่มีลักษณะสีขาวขุ่นคล้ายน้ำนม มีก๊าซและของเหลวเป็นมลทิน มีลักษณะโปร่งแสงถึงทึบแสง ลักษณะเด่นคือมีความวาวคล้ายเทียนไข
• โรสควอตซ์ (rose quartz) หรือที่เรียกกันว่า ควอตซ์กุหลาบ คือ แร่ควอตซ์ที่มีสีอยู่ในช่วงสีชมพูอ่อน ไปจนถึงสีแดงเข้ม ส่วนมากจะไม่ค่อยเกิดเป็นรูปผลึก แต่จะพบในลักษณะที่เป็นเนื้อสมานแน่น มลทินที่ทำให้เกิดสีได้แก่ ธาตุไทเทเนียม

หินแคนกอล์ม (cairngorm stone) เรียกตามชื่อภูเขาแห่งหนึ่งในประเทศสก๊อตแลนด์ ซึ่งมีหินชนิดนี้อยู่เป็นจำนวนมาก

• บลูควอตซ์ (blue quartz) คือ แร่สีน้ำเงินเทาอ่อนๆ สีที่เกิดเนื่องจากการกระจายแสง โดยมลทินรูปเข็มของแร่รูไทล์มากมาย มีเส้นพาดเหลือบจางๆ
• ควอตซ์ตาแมว (cat’s eye quartz) คือ แร่ควอตซ์ที่มีสีอยู่ในช่วงสีขาว สีน้ำตาลเทา สีเหลืองแกมเขียว สีดำ สีเขียว และสีเทา ลักษณะจะค่อนข้างโปร่งแสงไปจนถึงโปร่งใส เมื่อเจียระไนเป็นรูปโค้งหลังเต่า ควอตซ์ชนิดนี้จะมีลักษณะเป็นแถบเหลือบ เนื่องจากมีผลึกของแร่อื่นๆ หรือผลึกของควอตซ์เอง ซึ่งเป็นเสี้ยนเล็กๆ (fibrous) เข้าไปวางตัวขนานกันในแนวขวาง กับส่วนยาวของแร่ที่เจียระไนแล้ว ทำให้แถบเหลือบนั้นเกิดความวาวสีเหลืองคล้ายเส้นไหม
• ควอตซ์ตาเสือ (tiger’s eye quartz) คือ แร่ควอตซ์ที่มีสีมีตั้งแต่สีเหลืองแกมน้ำตาล สีน้ำตาลแดง และสีน้ำเงิน และสีแดงเข้ม ลักษณะค่อนข้างโปร่งแสงไปจนถึงโปร่งใส ควอตซ์ชนิดนี้มีลักษณะเหลือบแพรวพราวเป็นแถบคล้ายเส้นไหม เนื่องจากแร่ควอตซ์เข้าไปแทนที่ในเนื้อของ แร่โครซิโดไลท์ (crocidolite) ซึ่งมีลักษณะเป็นเสี้ยน
• รูไทล์ควอตซ์ (rutilated quartz) หรือ ไหมทอง คือ แร่ควอตซ์สีใส ไม่มีสี แต่ในเนื้อควอตซ์มีแร่รูไทล์ ซึ่งมีลักษณะคล้ายเข็มเย็บผ้าสีทองหรือสีแดงแทรกปะปนเป็นมลทิน
• อะเวนจูรีน (aventurine) คือ แร่ควอตซ์ที่เมื่อขยับไปมาจะเห็นมีประกายระยิบระยับแพรวพราว เนื่องจากมีมลทินของแร่บางชนิด ซึ่งมีลักษณะเป็นเกล็ดเล็กๆ เช่น ไมกา ฮีมาไทต์ ฝังตัวอยู่ในควอตซ์อย่างไม่เป็นระเบียบ และเกิดการสะท้อนแสงออกมาคนละทิศทาง ทำให้เห็นเป็นประกายระยิบระยับ อาจมีสีต่างๆ กันได้เช่น สีเทา สีเหลือง สีน้ำตาล

ในกรณีของ แร่ควอตซ์ผลึกละเอียด (cryptocrystalline varieties) ซึ่งต้องใช้กล้องจุลทรรศน์ช่วยในการแยกประเภท แบ่งได้ 2 ประเภท คือ แร่ควอตซ์แบบเนื้อเป็นเสี้ยน และ แร่ควอตซ์แบบเนื้อเป็นเมล็ด

แร่ควอตซ์แบบที่เนื้อเป็นเสี้ยน (fibrous varieties) มีชื่อเรียกว่า คาลซิโดนี (chalcedony) โดยคาลซิโดนีจะมีสีเป็นสีน้ำตาลและเทา ลักษณะโปร่งแสง แวววาวคล้ายขี้ผึ้ง โดยแร่ควอตซ์ประเภทนี้เกิดจากการที่สารละลายเข้าไปสะสมตามช่องว่างหรือโพรงในหินตามธรรมชาติ แบ่งได้หลายประเภทตามสี ดังนี้

• คาร์เนเลียน (carnelian) เป็นคาลซิโดนีที่มีสีส้มอมแดง น้ำตาลแดง หรือสีน้ำตาลส้ม มีลักษณะกึ่งโปร่งใส
• ซาร์ด (sard) มีลักษณะคล้ายกับ คาร์เนเลียน แต่ซาร์ดจะมีสีเข้มกว่า เช่น มีสีน้ำตาลหรือสีที่มักทึบกว่าหรือมีสีแดงทึบ
• หินโอนิกซ์ (onyx) เป็นคาลซิโดนีที่มีแนวลายชั้นเป็นแนวเส้นตรง มีสีเทาหรือสีเหลืองอ่อน ถ้าโอนิกซ์มีแนวลายชั้นเป็นสีแบบ ซาร์ด (sard) สลับกับแนวลายชั้นชนิดสีขาวหรือดำขนานกัน เรียกโอนิกซ์ชนิดนี้ว่า ซาร์โดนิกซ์ (sardonyx) แบบที่เนื้อเป็นมวลเมล็ด
• คริสโซเพลส (chrysoprase) เป็นคาลซิโดนี ที่มีสีเขียวแอปเปิล มีลักษณะโปร่งใสกึ่งโปร่งแสง สีเขียวเกิดจากการที่มีนิกเกิลออกไซด์ปนอยู่
• อาเกต (agate) หรือ โมรา เป็นคาลซิโดนีชนิดที่มีลายเป็นชั้นๆ หรือมีลักษณะโค้งเป็นลอนคลื่นและในแต่ละชั้นจะมีสีแตกต่างกันรวมไปถึงลักษณะความโปร่งแสงก็แตกต่างกันด้วย
• แจสเปอร์ (jasper) มีลักษณะของผลึกเป็นเมล็ด เนื้อเนียนละเอียด มักมีสีแดงหรือน้ำตาลปนแดง เนื่องจากมีแร่ฮีมาไทต์ปนอยู่ด้วย
• หินเพรส (prase) มีลักษณะด้าน สีเขียว มักเกิดร่วมกับ แจสเปอร์ (jasper)
• เฮริโอโทร์เป้ (heliotrope) หรือ หินเลือด (bloodstone) เป็นคาลซิโดนีที่มีเนื้อพื้นเป็นสีเขียวทึบและมีจุดแดงๆ หรือน้ำตาลแดงของ แจสเปอร์ (jasper) ฝังประอยู่ ในเนื้อพื้นเขียวดังกล่าว
• หินเหล็กไฟ (flint) มีลักษณะคล้ายคาลซิโดนี แต่ไม่แวววาว ด้านคล้ายดิน สีทึบหรือสีเข้มกว่าเชิร์ต มักเกิดอยู่กับหินชอล์กหรือหินปูน มีรอยแตกเว้า ขอบแหลมคม นิยมนำไปใช้ทำเครื่องใช้และอาวุธ

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth