குவார்ட்சு

குவார்ட்சு (Quartz, குவார்ட்ஸ்; ஒலிப்பு: குவார்ட்ஃசு) என்பது புவியின் மேலோட்டில் (புறணியில்), சிலிக்கேட்டு வகைப் பாறைக் கனிமமாகிய ஃபெல்டுஸ்பாருக்கு அடுத்து மிகவும் அதிகமாகக் கிடைக்கும் கனிமமாகும். இது தொடர்ச்சியான SiO4 சிலிக்கான்-ஆக்சிசன் மூலக்கூற்றால் ஆன நான்முகியாகும். இதில் இரண்டு நான்முகிகளுக்கு இடையில் ஆக்சிசன் பகிரப்பட்டிருக்கும். இதன் வாய்பாட்டை SiO4 எனக்குறிக்கலாம்.

குவார்ட்சில் பல வகைகள் உள்ளன. அவற்றுள் சில மதிப்பு மிகு இரத்தினக் கற்களாகும். ஐரோப்பாவிலும் மத்திய கிழக்கிலும் குவார்ட்சின் சில வகைகள் நகைகள் செய்யவும் கல்லோவியத்திற்கும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

"குவார்ட்சு" எனும் சொல்லின் பிறப்பியல் 14-ஆம் நூற்றாண்டின் முற்பகுதியில் இருந்த செர்மானிய மொழியிலிருந்து தொடங்குவதாகக் கருதுகின்றனர். குவார்ட்சு (quartz) எனும் சொல்  நடுவுயர் செருமானியச் சொல்லாகிய twerc என்பதன் மாற்று வடிவான querch என்பதன் சுருக்கமாக quartz என்று வந்திருக்கவேண்டும் என்று கருதுகின்றனர். இது வேறு வழியாகவும் வந்திருக்கலாம் என்றும் கருதுகின்றனர். "உறுதி", "கெட்டி" என்னும் பொருள்கள் தரும்  "twardy" என்னும் மேற்கு சிலாவியச்சொல்லும், "tvrdý" என்னும் செக் மொழிச் சொல்லும்,  போலிசு மொழிச்சொல்  ட்வார்டி (twardy) என்பதும் தொடர்புடையதாக கூறுவர்.

படிக இயல்பும் அமைப்பும் 

குவார்ட்சு முக்கோண படிக அமைப்பைச் சார்ந்தது. இதன் நல்லியல்பு படிக வடிவம் ஒவ்வொரு பக்கத்திலும் ஆறு பக்க பிரமிடுகளைக் கொண்டு முடிவுறும் ஆறு பக்கப் பட்டகமாகும். இயற்கையில் குவார்ட்சு படிகங்கள் பளிங்கிருமைத் தன்மை (Crystal twinning property), குலைவுத்தன்மை உடையனவாகவும் அருகிலுள்ள படிகங்களுடனோ பிற கனிமங்களுடனோ உள்வளர்ச்சி உடையனவாகவும் உள்ளன. மேலும் சில நேரங்களில் பக்கங்கள்/முகங்கள் அனைத்தும் ஒன்றிணைந்துப் படிகம் மிகப் பெரியதாகக் காட்சியளிக்கும்.

α-குவார்ட்சு முக்கோணப் படிக அமைப்பையும் வெளிக்குழு (space group) P3121ஐயும் P3221 முறையே கொண்டது. β-குவார்ட்சு அறுங்கோணப் படிக அமைப்பையும் வெளிக்குழு P6221ஐயும் P6421 முறையே கொண்டது. α-குவார்ட்சு, β-குவார்ட்சு இவ்விரண்டுமே கைரல் (Chiral) படிகங்களுக்கு எடுத்துக்காட்டுகளாகும். α-குவார்ட்சுக்கும் β-குவார்ட்சுக்கும் இடைப்பட்ட உருமாற்றம், அவற்றின் இணைக்கப்பட்ட விதத்தில் எவ்வித மாற்றத்தையும் ஏற்படுத்தாமல் நான்முக முக்கோணகத்தில் (Tetrahedron) ஒன்றைப் பொறுத்து மற்றொன்று சிறிய அளவிலான சுழற்சியையே கொண்டுள்ளது.

வண்ணத்தின் அடிப்படையில் வகைகள் 
தூய குவார்ட்சு, காலங்காலமாக கல் படிகம் (சிலநேரங்களில் தெளிவான குவார்ட்சு) என்று அழைக்கப்படுகிறது. இது நிறமற்றது, ஒளியூடுருவும் தன்மை உடையது மேலும் லொதைர் படிகத்தைப் போன்று கருங்கல் ஓவியத்திற்கு பயன்படுத்தப்பட்டுவருகிறது. பொதுவான நிறமுடைய குவார்ட்சு படிகங்கள் எலுமிச்சை வண்ணக் குவார்ட்சு, இளஞ்சிவப்புக் குவார்ட்சு, செவ்வந்திக்கல், சாம்பல் வண்ணக் குவார்ட்சு, பால் வண்ணக் குவார்ட்சு ஆகியவற்றை உள்ளடக்கியது. குவார்ட்சின் வகைகளுக்கிடைப்பட்ட முதன்மையான வேறுபாடு அது பெரும்படிகமா (macrocrystalline) நுண்படிகமா (microcrystalline) அல்லது படிக வடிவற்றதா (cryptocrystalline) என்பதேயாகும். படிகவடிவற்ற வகைகள் ஒளியூடுருவுவனவாகவோ மிகவும் ஒளியூடுருவாத் தன்மையுடையனவாகவோ இருக்கும். ஆனால் பெரும்படிக வகைகள் அனைத்துமே ஒளியூடுருவும் வகையாகும்.

எலுமிச்சை வண்ண குவார்ட்சு 

சிட்ரின் (எலுமிச்சை வண்ண குவார்ட்சு) (citrin) எனும் குவார்ட்சு வகை வெளிறிய மஞ்சள் நிறத்திலிருந்து பழுப்பு நிறம் வரை நிறமாறுபாட்டைக் கொண்டுள்ளது. இயற்கை சிட்ரின்கள் மிகவும் அரிதானவை. வணிகநோக்கிலான சிட்ரின்கள் செவ்வந்திக்கல்லையோ சாம்பல் வண்ண குவார்ட்சையோ சூடுபடுத்திப் பெறப்படுகின்றன. மஞ்சள் புட்பராகத்திலிருந்து சிட்ரைனை வெட்டி எடுப்பது உறுதியான ஒன்றன்று. அவை கடினத்தன்மையில் வேறுபடுகின்றன. சிட்ரின் இரும்பு மாசுகளைக் கொண்டுள்ளது. மேலும் இயற்கையாகவே அரிதாகவே இது புலப்படுகிறது. பிரேசில் தான் சிட்ரின் உற்பத்தியில் முன்னணியிலிருக்கும் நாடாகும். அந்நாட்டின் ரியோ கிரான்டெ டு சுல் (Rio Grande do sul) எனும் மாநிலமே அதிகமாக உற்பத்தி செய்யப்படும் இடமாகும். இப்பெயர் இலத்தீன் மொழியில் மஞ்சள் என்று பொருள்படும் சிட்ரினா (citrina) எனும் சொல்லிலிருந்து தருவிக்கப்பட்டதாகும். மேலும் சிட்ரான் (citron) எனும் சொல்லுக்கும் அச்சொல்லே மூலமாகும். சிலநேரங்களில் சிட்ரினும் செவ்வந்திக்கல்லும் சேர்ந்தே ஒரு படிகத்திலேயே கிடைக்கும். இத்தகு படிகம் அமெட்ரின் (ametrine) எனப்படும்.

சிட்ரின் நவம்பர் மாதத்திற்கான பிறப்புக்கல் ஆகும்.

இளஞ்சிவப்பு குவார்ட்சு 

இளஞ்சிவப்பு குவார்ட்சு வெளிறிய இளஞ்சிவப்பு நிறம் முதல் சிவப்பின் சாயல் (hue) வரை வண்ணம் பெற்றுள்ள ஒருவகை குவார்ட்சு ஆகும். இந்த நிறம்,  டைட்டானியம், இரும்பு அல்லது மாங்கனீசு ஆகியவற்றின் சிறிதளவான கலப்பினால் ஏற்படும். சில இளஞ்சிவப்பு குவார்ட்சு வகைகள் நுண்ணளவிலான ரூட்டைலைக் (TiO2) கொண்டிருக்கின்றன. அண்மைய X-கதிர் விளிம்பு விளைவு ஆய்வுகள் இந்த இளஞ்சிவப்பு நிறம் அலுமினியம் போரோ சிலிக்கேட்டுக் கனிமமாகிய, டியூமோர்டியரைட்டின் (Dumortierite)  நுண்ணிய நார்களால் ஏற்படுகின்றன என்று காட்டுகின்றன.

செவ்வந்திக்கல் 

மங்கிய செவ்வூதா நிறம் முதல் அடர்வான செவ்வூதா நிறம் வரையிலான குவார்ட்சு பொதுவாக செவ்வந்திக்கல் (Amethyst) என்றறியப்படுகிறது.

சாம்பல் வண்ண குவார்ட்சு 

சாம்பல் வண்ண குவார்ட்சு (Smoky quartz) அரைகுறையாக ஒளியூடுருவும் (translucent) வகையாகும். இது பழுப்பு-சாம்பல் வண்ண முழுமையான ஒளிபுகும் தன்மை முதல் முழுவதும் ஒளியூடுருவா நிலை வரை வேறுபடுகிறது. சில வகைகள் கருப்பு நிறத்திலும் உள்ளன.

பால் வண்ண குவார்ட்சு 

பால் குவார்ட்சு (milk quartz) அல்லது பால் வண்ண குவார்ட்சு (milky quartz) (வெங்கச்சாங்கல்) எனும் குவார்ட்சு வகையே பொதுவாக எங்கும் காணப்படும். இந்த வெண்ணிறம் சிறிய அளவிலான நீர்ம உள்ளீடாலோ (fluid inclusion) வளிம (வாயு) உள்ளீடாலோ அல்லது இரண்டின் உள்ளீடாலோ ஏற்பட்டிருக்கும்.

நுண்ணமைப்பின் அடிப்படையிலான வகைகள் 
வரலாறுகளில் பலகாலங்களாக கனிமத்தின் நிற அடிப்படையில் பல பெயர்கள் வழங்கப்பட்டாலும், தற்போது இடப்படும் அறிவியற்பெயர்கள் பொதுவாக அவற்றின் நுண்வடிவத்தை வைத்தே உள்ளன. படிகவடிவமற்ற படிகங்களுக்கு நிறம் இரண்டாவது அடையாளப்படுத்தியாக உள்ளது. மேலும் நிறமே பெரிய அளவிலான படிகங்களுக்கு முதன்மையான அடையாளச்சுட்டியாக உள்ளது.

தயாரிப்பில் இணைப்பு முறையும் செயற்கை முறையும் 

அனைத்து குவார்ட்சு வகைகளும் இயற்கையில் கிடைப்பதில்லை. ஒளிகசியும் புதினா பச்சை (அல்லது ஆலிவ்) நிற பொருளான பிரசியோலைட்டு வெப்ப முறை மூலம் உற்பத்திசெய்யப்படுகிறது, மேலும் இயற்கைப் பிரசியோலைட்டு 1950 முதல் பிரேசில் நாட்டில் இருந்து கிடைத்து வந்தது, இப்பொழுது  போலந்து நாட்டின் சிலெசியா (Silesia) என்ற இடத்தில்  இருந்தும், கனடாவில் தண்டர்பே என்னும் இடத்தில் இருந்தும் கிடைக்கின்றது .  மேலும் சிட்ரின் இயற்கையில் கிடைத்தாலும், பெரும்பான்மையாக வெப்பப்படுத்தப்பட்ட செவ்வந்திக்கல்லே சிட்ரின் எனப்படுகிறது. கார்னெலியன் (Carnelian) அதன் நிறம் அடர்வாகும் வகையில் சூடுபடுத்தப்படுகிறது.

இயற்கைக் குவார்ட்சு எப்போதும் பளிங்கிருமையாதல் (crystal twinning) என்னும் படிகப் பிழை கொண்டிருக்கும். எனவே தொழிலகங்களில் பயன்படுத்தப்படும் பல குவார்ட்சு வகைகள் செயற்கையாக  உற்பத்தி செய்யப்பட்ட பெரிய, குறையில்லாத, பளிங்கிருமையாகாப் படிகங்கள் ஆகும்.

குவார்ட்சின் பயன்பாடுகள்
குவார்ட்சு சிலிக்கான் ஆக்சைடு என்பதால் பற்பல சிலிக்கான் சேர்மங்கள் உருவாக்கத்தில் பயன்படுகின்றது. ஒருங்கிணைத்த சிலிக்கான் தொகுப்புச் சுற்றுகள் (IC) செய்யத் தேவையான அடிப்படை சிலிக்கான் சில்லுகளைச் (silicon wafers) செய்வதில் இதன் பயன் இல்லாவிடினும் அவற்றைச் செய்யப் பயன்படும் பல உயர்வெப்பநிலை உலைகளில் இது குழாய்களாகப் பயன்படுகின்றது. சிலிக்கோன் என்னும் பலபடி செய்யவும் பயன்படுகின்றது. உயர் வெப்பநிலையை நிலைமைப் பண்புடன் தாங்கும் என்பதால் பல தொழிலகங்களில் உராய்வுப்பொருளாகவும் (abrasive), உரு வடிப்பு அச்சுகளாகவும், சுட்டாங்கல் (Ceramics), பைஞ்சுதை (cement) செய்வதில் பயன்படுகின்றது.

படிக அழுத்தமின் விளைவு 

குவார்ட்சுப் படிகங்களின் சிறப்பான பண்புகளில் ஒன்று அழுத்தமின் விளைவு (பீசோமின்சாரம்) கொண்டிருப்பது. புறவிசை ஒன்று தரப்படும்பொழுது படிக அமைப்பு சிறிதளவு மாற்றம் பெறுவதால், குவார்ட்சு கட்டியில் மின்னழுத்தம் உருவாக்கும். இன்றைய படிக அழுத்தமின் விளைவின் முதன்மையான பயன்பாடு படிக அலையியற்றி ஆகும். குவார்ட்சு கடிகாரம் எனும் கருவியும் இப்படிகத்தைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்பட்டதே ஆகும். குவார்ட்சு படிக அலையியற்றியின் ஒத்திசைவு அதிர்வெண் இயந்திரவியல் முறைகள் மூலம் மாற்றப்படுகின்றன.  இக்கருத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டே மிகக் குறைந்த எடை மாற்றங்களையும் குவார்ட்சு படிக நுண்ணளவியில் (quartz crystal microbalance) அளவிட உதவுகிறது. மேலும் ஆவியாக்கிப் படியச்செய்தோ தெறிப்பு முறையிலோ மென்படலங்கள் உருவாக்கும்பொழுது,  படிகத்தின் எடைமாற்றத்தால் அதிர்வெண் மாறுவதைக் கொண்டு படிந்த பொருளின் தடிமனை அளக்கவும் கண்காணித்துக் கட்டுப்படுத்தவும் (thin-film thickness monitor) முடியும். கணினிகளில் மையச்செயலகத்தின் உள்ளே இயங்கும் துல்லிய கடிகாரங்களுக்கும் இது பயன்படுகின்றது.

கிடைக்கும் விதம் 
கருங்கல்லிலும், பிற தீப்பாறைகளிலும்  குவார்ட்சு ஒரு அடிப்படைக் கூறாக உள்ளது. படிவுப் பாறைகளான மணற்கல், மென்களிமண் கல் (shale) போன்றவற்றிலும் இது உள்ளது. மேலும் சில கால்சியம் கலந்த அல்லது கால்சியமும் மக்னீசியமும் கலந்த கார்பனேட் பாறைகளிலும் காணக்கிடைக்கின்றன. வானிலை, தட்பவெப்ப நிலைகளால் மாறும் தன்மையை அளக்கும் கோல்டுரிச்சு கரைப்பான் வரிசைப்படி, குவார்ட்சு மிகவும் குறைவான தாக்கத்தையும், மிகவும் நிலையான வேதியியல் வடிவத்தையும் கொண்ட ஒரு பொருள் என்று அறியபப்டுகின்றது.

பிற கனிமங்களின் தாதுக்களிலும் இது உடன் கிடைக்கிறது. மிகவும் சரியாக உருவான படிகங்கள் பல மீட்டர் நீளம் வரையும்,  640  கிலோ கிராம்  எடை வரையும்  அடைகின்றன.

இயற்கையாகக் கிடைக்கும் குவார்ட்சு படிகங்கள் மிகத் தூய்மையானவை. இவை சிலிக்கான் செதில்கள் உற்பத்தியில் முதன்மையானப் பங்காற்றுகின்றன. இவை அரியவை மேலும் விலை அதிகமானவை. மிகுதூய்மையான குவார்ட்சு,  அமெரிக்காவின் வடக்கு கரோலினா மாநிலத்திலுள்ள ஸ்ப்ரூஸ் பைன் சுரங்கத்தில் இருந்து கிடைக்கின்றது.

தொடர்புடைய சிலிக்கா கனிமங்கள் 
பெரும்பாலும் மெக்சிக்கோவில் கிடைக்கும் டிரைடிமைட்டும், 1470 °C வெப்பநிலைக்கு மேல் நிலைமை கொள்ளும்  கிரிஸ்டோபலைட்டும் SiO2-இன் உயர்வெப்பநிலை மாற்றியங்கள் (ஒரே பொருள் மாற்றுரு கொண்டிருத்தல்). இவை சிலிக்கா எரிமலைப் பாறைகளில் உருவாகின்றன. கோயெசைட்டு  புவியின் கருவத்தை விடவும் அதிக அழுத்தம் கொண்ட அதனைப் போன்ற பாறைகளில் உருவாகும் இன்னொரு வகையான மாற்றியம் (polymorph) ஆகும். சதுரப்பட்டக  வடிவில் அமையும் ஸ்டிசோவைட்டும் (Stishovite) , அண்மையில் செவ்வாய்க் கோளிலும் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட சைவர்டைட்டும் (Seifertite) அதிக அழுத்தத்தில் உருவாகும் பிற அடர்வுமிகு மாற்றியம் ஆகும். லெகாடெலியெரைட் என்பது படிகவடிவமற்ற சிலிக்கா கண்ணாடி SiO2 ஆகும். இது மின்னல் குவார்ட்சு மணல் மீது மோதுவதால் உருவாகிறது.

வரலாறு 

குவார்ட்சு (quartz) எனும் சொல் செர்மானிய மொழியிலிருந்து வருவதாகும்.. இச்சொல் சிலாவியத்தை மூலமாகக் கொண்டது. (செக் சுரங்கத்தொழிலாளர்கள் இதனை கியெமென் (křemen) என்றழைத்தனர்). இச்சொல்லின் மூலத்தைச் சில இடங்களில் குவெர்க்லுஃப்டெர்சு (Querkluftertz) என்ற இடையீடு-விரிசல் தாது (cross-vein ore) என்று பொருள்படும் சாக்சன் சொல் என்றும் கூறுவதுண்டு.

அயர்லாந்திய மொழியில் குவார்ட்சு எனும் சொல்லுக்கு கதிரவக் கல் (stone of sun) என்று பொருள். ஆஸ்திரேலிய பழங்குடியின நம்பிக்கையின்படி குவார்ட்சு மாயமந்திரத் தன்மைகளைக் கொண்ட மபன் (maban) என்ற பொருளாக அறியப்பட்டிருக்கிறது.. அயர்லாந்து நாட்டில் இறந்தோரைப் புதைக்கும் இடங்களில் பரவலாகக் காணப்பட்டது. மேலும் குவார்ட்சு கற்கள் ஆயுதங்களாகவும் வரலாற்றுக்கு முந்தைய காலங்களில் பயன்பட்டிருந்திருக்கின்றன.

முன்னாட்களில் கிழக்கு ஆசியாவிலும் கொலம்பசுக்கு முந்தைய அமெரிக்காவிலும் ஐரோப்பாவிலும் மத்திய கிழக்கிலும் பச்சைக்கல்லே (jade) விலைமதிக்கத்தகு ஒன்றாகவும் நகைகள் செய்யவும், கல்லோவியங்கள் தீட்டவும் பயன்படுத்தப்பட்டும் வந்தது. இந்த முறையே 19ஆம் நூற்றாண்டின் இடைப்பகுதி வரை தொடர்ந்துவந்தது.

உரோமானிய இயற்கை அறிஞர் மூத்த பிளினி (Pliny the Elder) குவார்ட்சைப் பல காலங்களாக உறைந்திருக்கும் பனிக்கட்டி என்று நம்பினார். படிகம் என்ற சொல்லைக் குறிக்கும் ஆங்கிலச் சொல் "crystal" என்பது கிரேக்க மொழிச் சொல்லான κρύσταλλος, ice என்பதிலிருந்து வந்ததேயாகும். அவர் இந்த கருதுகோளைக் குவார்ட்சு ஆல்ப்ஸ் மலையின் பனியாறுகளுக்கு அருகில் காணப்படுவதாகவும் ஆனால் எரிமலைகளுக்கு அருகில் காணப்படவில்லையென்றும் கூறி ஆதரித்தார். அவருக்கு  ஒளியை நிறமாலையாக குவார்ட்சு மாற்றுவதும் தெரிந்திருந்தது. இக்கருதுகோளே 17ஆம் நூற்றாண்டு வரையிலும் நீடித்தது.

17ஆம் நூற்றாண்டில் நிக்கோலசு ஸ்டெனோவின் குவார்ட்சு பற்றிய ஆய்வு நவீன படிகவியலுக்கு வழிவகுத்தது. குவார்ட்சு படிகத்தை எந்தவித பாதிப்புக்கு உட்படுத்தினாலும், அதன் பாகை எப்போதும் 60° ஆகவே இருக்கும் என்பதை இவரே கண்டறிந்தார். சார்லசு பி. சாவ்யெர் என்பவரே குவார்ட்சை வர்த்தக நோக்கில் உற்பத்தி செய்யும் முறையைக் கண்டறிந்தார். இது சுரங்கத்திலிருந்து வெட்டியெடுக்கப்பட்ட குவார்ட்சை மின்னணு கருவிகளில் பயன்படுத்தும் அளவுக்கு மாற்றும் முறைகளைக் கொண்டது.

குவார்ட்சின் அழுத்தமின் விளைவுப் பண்புகளை ஜாக்குவெஸ், பியரி கியூரி ஆகிய இருவரும் 1880இல் கண்டறிந்தனர். குவார்ட்சு அலையியற்றி அல்லது ஒத்திசைவி என்பது வால்ட்டர் கைட்டன் கேடிய் என்பவரால் 1921இல் மேம்படுத்தப்பட்டது. கேடிய், பியரியின் ஆக்கத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டு வாரென் மாரிசன் முதல் குவார்ட்சு அலைவுறு கடிகாரத்தை 1927இல் உருவாக்கினார். ஜார்ஜ் வாசிங்டன் பியர்சு என்பவர் குவார்ட்சு அலையியற்றிகளை 1923இல் உருவாக்கி அவற்றுக்குக் காப்புரிமை பெற்றார்.

உலகம் முழுவதிலுமுள்ள குவார்ட்சு படிக வகைகளின் படக் காட்சியகம்

மேற்கோள்கள்

வெளி இணைப்புகள் 

 Quartz varieties, properties, crystal morphology. Photos and illustrations
 Arkansas quartz, Rockhounding Arkansas
 Gilbert Hart Nomenclature of Silica, American Mineralogist, Volume 12, pages 383–395, 1927
 Queensland University of Technology  Origin of the word quartz.
 PDF of Charles Sawyer's cultured quartz process description
 
 Terminology used to describe the characteristics of Quartz Crystals when used as oscillators 

படிகங்கள்