Solubilità dei minerali di silice
La solubilità dei minerali di silice in soluzioni naturali e gas è di grande importanza. La solubilità di tutti i minerali di silice aumenta regolarmente con l’aumento della temperatura e della pressione, tranne nella regione di 340-550 °C e 0-600 bar, dove la solubilità retrograda si verifica a causa dei cambiamenti nello stato fisico dell’acqua. La solubilità della silice aumenta in presenza di anioni come OH- e CO2-/3, che formano complessi chimici con essa.
Il quarzo è la meno solubile delle forme di silice a temperatura ambiente. In acqua pura la sua solubilità a 25 °C è di circa 6 parti per milione, quella della silice vetrosa è almeno 10 volte maggiore. L’acqua tipica dei fiumi dei climi temperati contiene 14 parti per milione di silice, ed enormi tonnellate di silice sono portate via in soluzione ogni anno dalle rocce e dai suoli che subiscono l’azione degli agenti atmosferici. La quantità così rimossa può essere equivalente a quella trasportata meccanicamente in molti climi. L’acido silicico disciolto nelle acque sotterranee in movimento può riempire parzialmente sferoidi cavi e precipitare cristalli per formare geodi, o può cementare insieme grani di sabbia sciolti per formare concrezioni e noduli o anche interi letti sedimentari in arenaria, che, quando tutto lo spazio poroso viene eliminato dalla soluzione selettiva e dalla deposizione vicina durante il metamorfismo, formano quarzite dura e senza pori.
I gas o le soluzioni che fuoriescono dalle rocce ignee in fase di raffreddamento o da fratture profonde sono comunemente saturi di silice e di altri composti che, raffreddandosi, precipitano il quarzo lungo i loro canali per formare le vene. Può essere a grana fine (come il calcedonio), granulare massiccio o in cristalli grossi come decine di tonnellate. La maggior parte dei cristalli di quarzo naturali incolori, “cristallo di rocca”, si sono formati in questo modo.
L’emergere di soluzioni riscaldate di silice sulla superficie comporta un rapido raffreddamento e la perdita di anioni complessanti. La rapida precipitazione di silice a grana fine porta alla formazione di sinterizzazione silicea o geyserite, come a Mammoth Hot Springs nel Parco Nazionale di Yellowstone negli Stati Uniti occidentali.
Il quarzo è meccanicamente resistente e relativamente inerte chimicamente durante l’erosione della roccia nei climi temperati e freddi. Così, si arricchisce nei sedimenti di fiume, lago e spiaggia, che comunemente contengono più della metà di quarzo in peso. Alcuni strati consistono quasi interamente di quarzo su grandi distanze laterali e decine o centinaia di metri di spessore. Conosciuti come sabbie di vetro, questi strati sono importanti fonti economiche di silice per le industrie del vetro e chimiche. Gli strati contenenti quarzo sono abbondanti nei terreni metamorfici. La reincorporazione di silice libera in silicati complessi e la soluzione e rideposizione di silice in vene è caratteristica di tali terreni.