Le quartz est une forme de dioxyde de silicium, SiO₂, et est l'un des minéraux les plus courants de la croûte terrestre. Il représente plus de 12 % du volume de la croûte terrestre (y compris le granite et le sable). Le quartz présente deux modifications : le α-quartz est trigonal, le β-quartz (une forme à température plus élevée) est hexagonal. De plus, le dioxyde de silicium est présent dans de nombreuses autres structures telles que l'α- et la β-cristobalite, la kéatite, la tridymite, la coésite, la stishovite, la mélanophlogite et la léchatelierite. Bien que le quartz soit constitué de dioxyde de silicium, il est souvent classé comme un tectosilicate. La raison en est que le quartz forme un réseau de tétraèdres SiO₄. Dans ce cas, chaque atome d’oxygène est partagé par deux atomes de silicium. Les molécules individuelles de SiO₂ n'existent que dans le dioxyde de silicium gazeux. Le quartz peut être très pur, comme le cristal de roche, mais contient souvent des impuretés. Ces impuretés peuvent être constituées d’ions qui sont incorporés dans le réseau cristallin lors de la croissance cristalline. Les cristaux de quartz peuvent contenir entre 13 et 15 000 ppm d'Al³⁺, entre 9 et 1 400 ppm de Na⁺, entre 3 et 300 ppm de K⁺ et des traces de Fe³⁺, Ti⁴⁺, P⁵⁺, H⁺ et Li⁺. L'aluminium et le fer, combinés aux rayonnements ionisants, sont responsables de la couleur de certaines variétés de quartz. De plus, les cristaux de quartz peuvent se développer sur d’autres minéraux, comme c’est le cas du quartz rutile. Le quartz peut former en même temps de gros cristaux et des agrégats microscopiques. Les plus imposants cristaux de quartz se trouvent à la ferme Verloren en Namibie. On y trouve des cristaux de quartz jusqu'à 20 mètres, et peut-être 50 mètres, et des cristaux de dolomite jusqu'à 2 mètres. Lorsque le quartz est fondu, il forme souvent un verre lors d'un refroidissement rapide, car le processus de cristallisation prend assez longtemps. Le quartz est un matériau piézoélectrique et les vibrations qui peuvent être induites dans le réseau cristallin sont utilisées dans les équipements électroniques tels que les horloges à quartz et les radios.