Quarz ist eine Form von Siliziumdioxid, SiO₂, und eines der am häufigsten vorkommenden Mineralien in der Erdkruste. Es macht mehr als 12 % des Volumens der Erdkruste (einschließlich Granit und Sand) aus. Quarz hat zwei Modifikationen: α-Quarz ist trigonal, β-Quarz (eine Form mit höherer Temperatur) ist hexagonal. Ferner kommt Siliziumdioxid in vielen anderen Strukturen vor, beispielsweise in α- und β-Cristobalit, Keatit, Tridymit, Coesit, Stishovit, Melangophlogit und Lechatelierit. Obwohl Quarz aus Siliziumdioxid besteht, wird er oft als Gerüstsilikat klassifiziert. Der Grund hierfür liegt darin, dass Quarz ein Netzwerk aus SiO₄-Tetraedern bildet. In diesem Fall wird jedes Sauerstoffatom von zwei Siliziumatomen geteilt. Einzelne SiO₂-Moleküle kommen nur in gasförmigem Siliziumdioxid vor. Quarz kann sehr rein sein, wie Bergkristall, enthält aber oft Verunreinigungen. Diese Verunreinigungen können aus Ionen bestehen, die während des Kristallwachstums in das Kristallgitter eingebaut werden. Quarzkristalle können zwischen 13 und 15 000 ppm Al³⁺, zwischen 9 und 1400 ppm Na⁺, zwischen 3 und 300 ppm K⁺ und Spuren von Fe³⁺, Ti⁴⁺, P⁵⁺, H⁺ und Li⁺ enthalten. Aluminium und Eisen sind in Kombination mit ionisierender Strahlung für die Farbe einiger Quarzsorten verantwortlich. Ferner können Quarzkristalle über andere Mineralien wachsen, wie dies bei Rutilquarz der Fall ist. Quarz kann sowohl riesige Kristalle als auch mikroskopische Aggregate bilden. Die eindrucksvollsten Quarzkristalle werden auf der Farm Verloren in Namibia gefunden. Hier kommen Quarzkristalle bis zu 20, möglicherweise 50 Metern und Dolomitkristalle bis zu 2 Metern vor. Beim Schmelzen von Quarz bildet sich beim schnellen Abkühlen häufig ein Glas, da der Kristallisationsprozess ziemlich lange dauert. Quarz ist ein piezoelektrisches Material und die Schwingungen, die im Kristallgitter induziert werden können, werden in elektronischen Geräten wie Quarzuhren und Radios genutzt.