Кремнезем при нагревании испытывает сложные полиморфные превращения, сопровождающиеся изменением строения кристаллических решеток, объема и свойств соответствующих фаз. Теоретические температурные границы превращений кремнезема могут быть изображены следующей схемой.

На этой схеме горизонтальными стрелками обозначены направления превращений, которые протекают медленно и обратимы лишь в специфических условиях.

Работа, затраченная на перестройку решетки, становится потенциальной энергией модификации, повышающей ее химическую активность. Наименее активной модификацией является, следовательно, р-кварц, а наиболее активной - а-тридимит. Соответственно наиболее плотным минералом является р-кварц (2,65 г/см3), менее плотным - а-кристобалит (2,22-2,30) и еще менее плотным- а-тридимит (2,23-2,26). Различная плотность модификаций кремнезема вызывает значительные изменения объема (термическое расширение) зерен при развитии полиморфизма: переходы а-кварц а-кристобалит, а-кварц а-тридимит и а-тридимита-кристобалит сопровождаются увеличением объема соответственно на 15,7; 16,1 и 0,6%. Температура плавления понижается в ряду кварц тридимит - кристобалит, т.е. оказывается наиболее высокой у самой устойчивой модификации.

Вертикальными стрелками обозначены превращения, протекающие в пределах одноименной модификации и с очень большой скоростью. Эти превращения не связаны со значительной перестройкой решетки и осуществляются без разрыва связей. Поэтому на их осуществление затрачивается небольшое количество энергии, что делает эти фазы близкими по реакционной способности. Предотвратить протекание этих реакций очень трудно.