Rozpustnost minerálů křemíku

Rozpustnost minerálů křemíku v přírodních roztocích a plynech má velký význam. Rozpustnost všech minerálů oxidu křemičitého se pravidelně zvyšuje s rostoucí teplotou a tlakem s výjimkou oblasti 340-550 °C a 0-600 barů, kde dochází ke zpětné rozpustnosti v důsledku změn fyzikálního stavu vody. Rozpustnost oxidu křemičitého se zvyšuje v přítomnosti aniontů, jako jsou OH- a CO2-/3, které s ním tvoří chemické komplexy.

Křemen je nejméně rozpustný z forem oxidu křemičitého při pokojové teplotě. V čisté vodě je jeho rozpustnost při 25 °C asi 6 částic na milion, rozpustnost sklovitého oxidu křemičitého je nejméně desetkrát vyšší. Typická říční voda v mírném podnebí obsahuje 14 částic oxidu křemičitého na milion a obrovské tuny oxidu křemičitého jsou ročně odnášeny v roztoku ze zvětrávajících hornin a půd. Takto odnesené množství se může rovnat množství, které se v mnoha klimatických oblastech přenáší mechanicky. Křemík rozpuštěný v pohybující se podzemní vodě může částečně vyplňovat duté sféroidy a srážet krystaly a vytvářet geody, nebo může stmelovat volná zrna písku a vytvářet konkrece a konkrece nebo dokonce celé sedimentační vrstvy do pískovce, který po odstranění všech pórových prostorů selektivním roztokem a nedalekým usazováním během metamorfismu vytváří tvrdý kvarcit bez pórů.

Plyny nebo roztoky unikající z chladnoucích vyvřelých hornin nebo z hlubokých puklin jsou běžně nasyceny křemenem a dalšími sloučeninami, které se při chladnutí vysrážejí podél svých kanálků a vytvářejí žíly. Může být jemnozrnný (jako chalcedon), masivní zrnitý nebo v hrubých krystalech o velikosti až desítek tun. Tímto způsobem vznikla většina přírodních bezbarvých krystalů křemene, „horského křišťálu“.

Výstup zahřátých roztoků křemene na povrch má za následek rychlé ochlazení a ztrátu komplexotvorných aniontů. Rychlé vysrážení jemnozrnného oxidu křemičitého má za následek vznik křemičitého sintru nebo gejzíritu, jako například u Mammoth Hot Springs v Yellowstonském národním parku na západě USA.

Křemen je mechanicky odolný a chemicky relativně inertní při zvětrávání hornin v mírném a chladném podnebí. Tím se obohacuje v říčních, jezerních a plážových sedimentech, které běžně obsahují více než polovinu hmotnosti křemene. Některé vrstvy se skládají téměř výhradně z křemene na velkých příčných vzdálenostech a v tloušťce desítek nebo stovek metrů. Tyto vrstvy, známé jako sklářské písky, jsou důležitým hospodářským zdrojem křemene pro sklářský a chemický průmysl. Křemenné vrstvy se hojně vyskytují v metamorfovaných terénech. Pro tyto terény je charakteristická reinkorporace volného oxidu křemičitého do složitých křemičitanů a rozpouštění a opětovné ukládání oxidu křemičitého do žil

.