Il quarzo e un minerale costituito da biossido di silicio, o silice, di formula SiO₂. Diffuso in tutto il mondo, sia all'interno di vari tipi di rocce, sia in forma di depositi puri, il quarzo è un componente essenziale di rocce ignee contenenti un eccesso di silice, come il granito, la riolite e le pegmatiti. È pure tra i componenti principali di rocce metamorfiche; in rocce sedimentarie, come i calcari o l'arenaria, forma invece vene e noduli in cui spesso si trova associato a quantità apprezzabili di metalli preziosi.

Proprietà

Il quarzo solidifica nel sistema trigonale, uno dei sette sistemi cristallini, e la dimensione dei cristalli varia da quella di campioni del peso di una tonnellata a quella delle minuscole particelle che brillano sulle superfici di frattura delle rocce. Il minerale ha durezza 7, densità 2,65 e lucentezza in alcuni casi vetrosa, in altri grassa o splendente. Si trovano campioni trasparenti o traslucidi, variamente colorati a causa della presenza di impurità o inclusioni.

I cristalli di quarzo mostrano un'elevata piezoelettricità: producono cioè elettricità se sottoposti a pressione lungo alcune direzioni, inoltre, il quarzo, ha anche la proprietà ottica di far ruotare il piano della luce polarizzata, una luce che si diffonde con vibrazioni contenute su un determinato piano, ed è pertanto usato nei microscopi polarizzatori.

I cristalli di quarzo subiscono trasformazioni strutturali quando sono sottoposti a cambiamenti di temperatura: al di sopra dei 573 °C il quarzo ordinario, o quarzo alfa, si trasforma in quarzo beta, un minerale con struttura cristallina e proprietà fisiche differenti, che ritorna comunque nella modificazione alfa se viene raffreddato. Il quarzo esiste nella forma tridimite tra gli 870 °C e i 1470 °C, mentre al di sopra di questa temperatura è stabile una forma che prende il nome di cristobalite. A circa 1710 °C, il minerale fonde.

Varietà

Le tante varietà di quarzo possono essere distinte in macrocristalline, cristalline e microcristalline. Le varietà macrocristalline presentano spesso caratteristiche simili, come la lucentezza, a quelle del minerale puro, tra queste troviamo l'ametista, il quarzo affumicato, il quarzo rosa e il cristallo di rocca.

Cristallo di rocca 

Il cosiddetto 'cristallo di rocca' è una varietà incolore di quarzo, che si trova di solito in cristalli distinti.

Quarzo rosa

Il quarzo rosa si presenta anch'esso in grossi cristalli, ma privi di abito cristallino ben definito, e presenta una caratteristica colorazione rosa che spesso tende a sbiadire in seguito a esposizione alla luce.

quarzo affumicato

Questa varietà di quarzo si distingue dal quarzo puro per la sua colorazione scura. Queste tonalità brune sono dovute alla radioattività naturale del terreno. 

quarzo ametista

Varietà di quarzo, che si distingue dal quarzo comune e dal cristallo di rocca per il caratteristico colore violetto, causato dalla presenza di composti di ferro o manganese. I campioni più belli provengono dall'India, dallo Sri Lanka e dal Brasile, ma il minerale è piuttosto comune anche in Europa.

Nelle varietà cristalline di quarzo sono spesso presenti inclusioni di altri minerali: ad esempio il quarzo rutilato contiene fini aghi di rutilo, e l'avventurina è una varietà contenente scaglie brillanti di ematite o mica. Sono possibili pure minute inclusioni liquide o gassose, come nel caso del quarzo latteo.

Le varietà criptocristalline di quarzo vengono divise in due classi generali, fibrose e granulari; le prime, che comprendono agata, corniola, eliotropio, onice e crisoprasio, sono tutte forme di calcedonio, mentre le seconde comprendono selce, diaspro e prasio.

Calcedonio

Varietà di quarzo che riveste o riempie cavità rocciose; ha la sua stessa composizione, durezza 7 e densità 2,65. Per quanto sia di solito traslucido, alcune varietà bianco latte sono opache. Presenta varie sfumature di grigio, giallo, bruno, verde e blu, provocate dalla presenza di impurità come ferro, alluminio e nichel.

In passato era usato per produrre sigilli in ceralacca, ma attualmente, per la varietà di colore e per la lucentezza presentata dopo la lucidatura, è apprezzato come pietra ornamentale, per cammei e collane. Si trova in molte parti del mondo; le varietà pregiate, di interesse gemmologico, vengono estratte in Uruguay e in alcune regioni di Stati Uniti e Canada.

Agata

Minerale composto da strati di quarzo talvolta di colori differenti. Si trova di solito sotto forma di noduli arrotondati o vene con strati ad andamento concentrico. La sua composizione varia notevolmente, ma quasi sempre forme diverse di silice, come calcedonio, corniola, ametista, diaspro, opale e selce, si trovano stratificate nella pietra; inoltre sono generalmente presenti allumina (ossido di alluminio) e ossidi di ferro.

Le diverse varietà di questo minerale assumono denominazioni assai bizzarre: ad esempio agata stellare, agata paesaggio, agata nuvola (con inclusioni nebulose) e agata muschiata (con inclusioni verde scuro in forme arborizzate). L'agata, lucidata, viene spesso utilizzata per scopi ornamentali.

Corniola

Forma traslucida di silice (SiO₂), che rappresenta una varietà di calcedonio, un tipo di quarzo. Ha durezza 7 e densità 2,65 e varia nel colore dal giallo al rosso intenso. I campioni più belli provengono da Brasile, India e Arabia. La corniola, tagliata e lucidata, viene impiegata in gioielleria; in particolare le varietà rosso sangue erano assai apprezzate nell'antichità e venivano usate per lavori di intaglio e per sigilli.

Eliotropio

Varietà semipreziosa di calcedonio, di colore verde scuro; nella pietra lucidata appaiono delle macchie, simili a goccioline di sangue, dovute alla presenza di diaspro rosso. Diffuso nel Deccan e nelle isole Ebridi, l'eliotropio era apprezzato nell'antichità e nel Medioevo per realizzare intagli, cammei e sigilli da anello.

Onice

Minerale composto da bande alternate e con andamento parallelo di calcedonio e opale, di solito con colorazione bianca e nera. Spesso usato come gemma per la realizzazione di cammei, l'onice è per alcuni versi simile all'agata.

Selce

Roccia costituita da concentrazioni di silice (biossido di silicio), sotto forma di noduli o lenti, all'interno di strati sedimentari calcarei. Tali concentrazioni si formano per migrazione e precipitazione chimica della silice originariamente diffusa in tutta la formazione sedimentaria. La silice può depositarsi nelle tre forme, mescolate in proporzioni variabili, in cui più abbondantemente è presente in natura: opale, calcedonio e quarzo.

Diaspro

Varietà opaca e criptocristallina di quarzo, usata anche come pietra ornamentale. Si trova di solito variamente colorato per la presenza di impurità: il diaspro della Siberia, ad esempio, è caratterizzato da bande alternate rosse e verdi; il diaspro dell'Egitto presenta invece screziature gialle o brune; la varietà agata, infine, ha caratteristiche intermedie tra il diaspro propriamente detto e il calcedonio.

Il diaspro usato dagli antichi era una pietra parzialmente traslucida, che conteneva probabilmente calcedonio.

utilizzo

Le diverse forme di calcedonio e molte delle varietà di quarzo cristallino vengono apprezzate come gemme e usate, in generale, per scopi ornamentali. Il puro cristallo di rocca è utilizzato in dispositivi ottici ed elettronici, mentre grandi quantità di sabbia di quarzo sono usate per la fabbricazione del vetro, di mattoni silicei e nella composizione del cemento. Come abrasivo, il quarzo è impiegato nel taglio delle pietre e nella sabbiatura dei metalli. Quasi tutto il quarzo ad alto grado di purezza, materia prima per l'industria elettronica, viene estratto in Brasile, ma grossi cristalli possono essere prodotti anche per via sintetica.