Quarz ist ein gesteinsbildendes Mineral und besteht aus Siliciumdioxid. Es hat die chemischen Summenformel SiO2. Quarz ist nach Feldspat das zweit häufigste Mineral in der Erdkruste, und ist an der Bildung vieler Gesteine beteiligt. Silicium und Sauerstoff sind auch Hauptbestandteile der Gesteinsgruppe der Silikate.
Die Struktur von Quarz ist Temperaturabhängig. Bei normalen Temperaturen kommt Quarz als Tiefquarz (auch α-Quarz genannt) vor. Er hat eine trigonal-trapezoedrische Kristallstruktur. Bei Temperaturen ab 573 Grad verwandelt er sich in Hochquarz, der analog zum α-Quarz dann β-Quarz-Phase genannt wird. Der Hochquarz hat eine hexagonale Kristallstruktur und ist metastabil. Bei geringeren Temperaturen verwandelt er sich wieder in α-Quarz. Daher kann β-Quarz in der Natur nur im Erdmantel vorkommen.
Quarz hat die Mohshärte 7. Die Härteskala nach Mohs ist 10 stufig. Das Mineral mit der geringsten Härte ist Talk. Am anderen Ende des Spektrums steht der Diamant als härtestes Mineral der Erde.
Das bekannteste Quarzkristall ist der Bergkristall. Er ist die kristalline Form von Siliciumdioxid. Quarz kristallisiert aus wässrigen Lösungen, oder Gelen, die durch Klüfte aufsteigen. Er wächst oft in Hohlräumen magmatischer Gesteine und kann Drusen (Geoden) bilden. Das sind ovale Gesteinsknollen, die im Inneren hohl sind. Die Kristalle wachsen an der Innenseite der Knolle.
Quarzkristalle kommen in verschiedenen Farbvarietäten vor. Die unterschiedlichen Färbungen kommen zustande, indem neben dem Silicium und Sauerstoff-Atomen noch andere Elemente als Ionen in die Kristallstruktur eingebaut werden. So entsteht die violette Färbung vom Amethyst durch das Zusammenspiel von eingelagerten Eisenionen und radioaktiver Bestrahlung.
Quarz ist ein wichtiger industrieller Rohstoff und kommt in weitaus mehr Produkten vor, als es auf den ersten Blick offensichtlich ist. Eines der bedeutendsten Materialien, die aus Silicium hergestellt werden ist Glas. Silicium ist aber auch wichtig für die Herstellung von Solarzellen und Halbleitern (Computerchips, Kamerasensoren), oder für Silikon, Keramik und Porzellan. Das Silicium wird vom Sauerstoff getrennt, indem man es schmilzt.
In Bezug auf den Vulkanismus ist Quarz als Siliziumdioxid wichtiger Bestandteil der meisten vulkanischen Gesteine. Besonders viel SiO2 kommt in „sauren“ Vulkaniten wie Rhyolith, Dazit und Andesit vor, aber auch im „basischen“ Basalt ist noch relativ viel SiO2 enthalten. In den Gesteinen können einzelne Quarzkristalle makroskopisch mit bloßem Auge zu erkennen sein.