Kvarc je jedan od najčešćih minerala u Zemljinoj kori, a njegova stabilnost i rasprostranjenost čine ga idealnim za različite primene, uključujući i kvarcne ploče koje se koriste u kuhinjama, kupatilima i drugim enterijerima. Razumevanje geološkog nastanka kvarca pomaže da cenimo njegovu ulogu u stenom sastavu, ali i za dizajn i arhitekturu.

Nastanak kvarca

Kristalizacija iz magme – Kvarc se formira u magmatskim stenama kada silicijum-dioksid (SiO₂) kristališe kao poslednji mineral tokom hlađenja magme. Ovaj proces je detaljno opisan u Bowen-ovoj seriji kristalizacije, prema kojoj se minerali kristališu redom zavisno od njihove stabilnosti pri visokim temperaturama. Dok se ranije kristališu minerali poput olivina i piroksena, kvarc se taloži na kraju, kada se temperatura magme znatno snizi. Zbog toga kvarc često popunjava preostale pore i pukotine u steni, čineći je čvrstom i otpornom. Ovaj proces takođe objašnjava zašto je kvarc tako čest u granitima i drugim magmatskim stenama – njegova kasna kristalizacija omogućava mu da opstane i u složenim mineralnim sistemima.

Formiranje u različitim staništima – Kvarc se pojavljuje u različitim tipovima stena – magmatskim, metamorfnim i sedimentnim – i u svakoj sredini ima specifičnu ulogu. U granitu i drugim magmatskim stenama kvarc čini značajan deo mineralnog sastava, doprinoseći čvrstoći i otpornosti stene. U sedimentnim stenama, poput peska, kvarc je posebno izdržljiv jer je otporan na habanje i rastvaranje, što mu omogućava da opstane tokom transporta rekama, vetrom ili talasima. Kod metamorfnog procesa, silicijum-dioksid pod visokim pritiskom i temperaturom rekristalizuje, stvarajući kvarcit – tvrdu i otpornu stenu koja se često koristi u građevinarstvu. Zahvaljujući ovoj sposobnosti da opstane i u različitim geološkim uslovima, kvarc je jedan od najrasprostranjenijih minerala u Zemljinoj kori.

Rekristalizacija i hidrotermalni procesi – Pod visokim pritiskom i povišenom temperaturom, kvarc se prirodno rekristalizuje, stvarajući finije i stabilnije kristale koji su otporniji na hemijske i mehaničke promene. Ovaj proces omogućava starijim kristalima da prerastu u nove, jače strukture, čime se povećava dugovečnost stena u kojima se nalaze. Pored toga, hidrotermalni rastvori bogati silicijumom igraju ključnu ulogu u formiranju kvarca unutar žila i hidrotermalnih sistema. Tokom ovog procesa, kvarc može sadržati tragove elemenata poput titanijuma (Ti), aluminijuma (Al) i litijuma (Li), što geolozima pruža vredne informacije o uslovima formiranja, uključujući temperaturu, pritisak i hemijski sastav rastvora. Ovi procesi čine kvarc izuzetno univerzalnim mineralom, prisutnim u mnogim geološkim okruženjima.

Zašto je kvarc rasprostranjen

Hemijska otpornost – Kvarc je vrlo stabilan mineral zbog kovalentnih Si–O veza i minimalne izomorfne supstitucije, što ga čini otpornim na hemijske i fizičke promene.
Široka distribucija u Zemljinoj kori – Kvarc čini oko 12% Zemljine kore i prisutan je u različitim stenskim formacijama – od granita do peska i kvarcita.
Morfologija i transport u sedimentima – Kvarc preživljava transport u rekama, vetrovima i talasima, što ga čini dominantnim mineralom u mnogim sedimentnim stenama. Tekstura kvarcnih zrna nosi informacije o geološkoj istoriji – od nastanka, preko transporta, do deponovanja.

Zahvaljujući hemijskoj stabilnosti, otpornosti i rasprostranjenosti, kvarc je ključan mineral u geološkim proučavanjima, ali i u modernoj arhitekturi i dizajnu enterijera, posebno u obliku kvarcnih ploča. Njegova prisutnost u magmatskim, sedimentnim i metamorfnim stenama objašnjava zašto je jedan od najrasprostranjenijih minerala na Zemlji, a njegova univerzalna primena osigurava dugoročnu vrednost u industriji i građevinarstvu.

Izvori:
• Shah, S.A. i saradnici, „Texture and Trace Element Geochemistry of Quartz: A Review“
• Wang i saradnici, „Trace Element Composition and Cathodoluminescence of Quartz“
• „Analysis of the surface microtextures and morphologies of beach quartz grains in Japan“

Laboratorijsko poređenje

Laboratorijska studija „Poređenje tehničkih karakteristika mermernih, granitnih i kompozitnih kvarcnih kuhinjskih ploča.“ iz 2024. godine ispitivala je materijale za kuhinjske radne ploče — mermer, granit i kompozitni kvarc — kako bi se procenila svojstva relevantna za otpornost na mrlje i ogrebotine.

Uporedna analiza svojstava materijala: mermer, granir, kvarcne ploče

1. Kompozitni kvarc pokazao je najmanju poroznost (0,01–1,11%) i upijanje vode (0–0,47%), najveću otpornost na udar (do 5,45 džula) i najmanju promenu površinskog sjaja nakon hemijske izloženosti (kiselina: 5,8–11,2%; baza: 15–24%).

2. Granit je imao srednje performanse sa poroznošću od 0,79 do 1,26%, upijanjem vode od 0,30–0,48%, otpornošću na udar do 4,09 džula i hemijskom otpornošću označenom promenama sjaja od 14,2–26,8% (kiselina) i 20,4–42,8% (baza).

3. Mermer je imao najveće vrednosti poroznosti (0,42–1,01%) i upijanja vode (0,16–0,38%), najmanju otpornost na udar (2,73–3,63 džula) i najveće promene površinskog sjaja pod hemijskim stresom (kiselina: 76,1–92,8%; baza: 20,9–89,8%).

Ovi nalazi ukazuju da kompozitni kvarc, prema indirektnim merama, može bolje izdržati fizičke i hemijske izazove u poređenju sa granitnim i mermernim pločama.

Korišćeni standardi i metode: TS-EN 14617-9 (otpornost na udar), EN 14617-10 (hemijska otpornost), rendgenska difrakcija (mineralni sastav), skenirajuća elektronska mikroskopija (mikrostruktura).

Merena svojstva: poroznost (%), upijanje vode, gustina, otpornost na udar (džuli) i hemijska otpornost (promena sjaja posle izlaganja kiselinama i bazama).

Kompozitni kvarc ima najbolje performanse po svim ispitivanim osnovama — najmanju poroznost, minimalno upijanje vode, najveću otpornost na udar i najmanje hemijske promene površine. Granit se pokazao kao srednje rešenje, dok je mermer imao najslabije rezultate u otpornosti i trajnosti.

Referenca:
Aylin Özodabaş, Betül Yıldız, Asli Tayçu. „Poređenje tehničkih karakteristika mermernih, granitnih i kompozitnih kvarcnih kuhinjskih ploča.“
Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, 2024. DOI: 10.29137/umagd.1464925