كيف تتشكل البلورات؟

أطفال فضوليون هي سلسلة للأطفال من جميع الأعمار.إذا كان لديك سؤال وترغب في أن يجيب عليه أحد الخبراء، أرسله إلى Curiouskidsus@theconversation.com.

---

كيف تتشكل البلورات؟- أليسا ماري، 5 سنوات، نيو مكسيكو

---

من الناحية العلمية، يشير مصطلح "البلورة" إلى أي مادة صلبة لها التركيب الكيميائي المنظم.وهذا يعني أن أجزائه مرتبة بنمط مرتب بدقة، مثل الطوب في الجدار.يمكن أن يكون "الطوب". مكعبات أو أشكال أكثر تعقيدا.

أنا عالم أرض ومعلم, ، لذلك أقضي الكثير من الوقت في التفكير في المعادن.هذه هي المواد الصلبة التي توجد بشكل طبيعي في الأرض ولا يمكن تقسيمها إلى مواد مختلفة بخلاف الذرات المكونة لها.الصخور عبارة عن خليط من معادن مختلفة. جميع المعادن بلورات, ولكن ليست كل البلورات معادن.

تبيع معظم محلات بيع الصخور البلورات المعدنية الموجودة في الطبيعة.واحد هو البيريت، والذي يعرف باسم الذهب الأحمق لأنه يبدو مثل الذهب الحقيقي.تتميز بعض المتاجر أيضًا ببلورات مبهرجة من صنع الإنسان مثل البزموت, وهو عنصر طبيعي يشكل بلورات عند صهره وتبريده.

لماذا وكيف تتشكل البلورات

تنمو البلورات عندما تقترب الجزيئات المتشابهة من بعضها البعض وتلتصق ببعضها البعض، وتشكل روابط كيميائية تعمل مثل الفيلكرو بين الذرات.لا يمكن للبلورات المعدنية أن تبدأ بالتشكل تلقائيًا، فهي تحتاج إلى ظروف خاصة و موقع النواة لتنمو على.يمكن أن يكون موقع النواة عبارة عن حافة خشنة من الصخور أو بقعة من الغبار يصطدم بها الجزيء ويلتصق به، ويبدأ تفاعل سلسلة التبلور.

عند سطح الأرض أو بالقرب منه، تذوب العديد من الجزيئات في الماء الذي يتدفق عبر الأرض أو فوقها.إذا كان هناك ما يكفي من الجزيئات المتشابهة في الماء، فسوف تنفصل عن الماء كمواد صلبة - وهي عملية تسمى الترسيب.إذا كان لديهم موقع نووي، فسوف يلتصقون به ويبدأون في تكوين البلورات.

الملح الصخري، وهو في الواقع معدن يسمى الهاليت, ، ينمو بهذه الطريقة.كذلك يفعل معدن آخر يسمى الحجر الجيري, والتي تشكل أحياناً حوافاً مسطحة في الكهوف وحول الينابيع الساخنة، حيث يسبب الماء تفاعلات كيميائية بين الصخور والهواء.

يمكنك إجراء "مقرنصات الملح"في المنزل عن طريق زراعة بلورات الملح على خيط.في هذه التجربة، السلسلة هي موقع النواة.عندما تقوم بإذابة أملاح إبسوم في الماء وتضع خيطًا فيه، ثم تتركه لعدة أيام، فسوف يتبخر الماء ببطء ويترك أملاح إبسوم خلفه.وعندما يحدث ذلك، تترسب بلورات الملح من الماء وتنمو بلورات على الخيط.

العديد من الأماكن في القشرة الأرضية تكون ساخنة بدرجة كافية الصخور لتذوب في الصهارة.وعندما تبرد تلك الصهارة، تنمو منها بلورات معدنية، تمامًا مثل تجمد الماء في مكعبات الثلج.تتشكل هذه البلورات المعدنية عند درجات حرارة أعلى بكثير من الملح أو الحجر الجيري الذي يترسب خارج الماء.

ما يمكن أن تخبره البلورات للعلماء

يمكن لعلماء الأرض أن يتعلموا الكثير من أنواع البلورات المختلفة.على سبيل المثال، وجود بلورات معدنية معينة في الصخور يمكن أن يكشف عن عمر الصخور.تسمى طريقة المواعدة هذه علم التاريخ الجغرافي – حرفيا، قياس عمر المواد من الأرض.

واحدة من البلورات المعدنية الأكثر قيمة لعلماء الجيولوجيا هي الزركون, ، وهو متين للغاية لدرجة أنه يصمد أمام اختبار الزمن.ال أقدم الزركون وجدت من أي وقت مضى تأتي من أستراليا ويبلغ عمرها حوالي 4.3 مليار سنة - تقريبًا قديمة قدم كوكبنا نفسه.يستخدم العلماء التغيرات الكيميائية المسجلة داخل الزركون أثناء نموها باعتبارها "ساعة" موثوقة معرفة عمر الصخور التي تحتوي عليها.

تحتوي بعض البلورات، بما في ذلك الزركون، على حلقات نمو، مثل حلقات شجرة, ، والتي تتشكل عندما تتراكم طبقات من الجزيئات مع نمو المعدن.يمكن لهذه الحلقات أن تخبر العلماء بكل أنواع الأشياء البيئة التي نشأوا فيها.على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي التغيرات في الضغط ودرجة الحرارة وتركيبة الصهارة إلى ظهور حلقات النمو.

في بعض الأحيان تنمو البلورات المعدنية مع ارتفاع الضغط ودرجات الحرارة داخل القشرة الأرضية مما يؤدي إلى تغيير الصخور من نوع إلى آخر في عملية تسمى التحول.تؤدي هذه العملية إلى إعادة ترتيب العناصر والروابط الكيميائية الموجودة في الصخر لتكوين هياكل بلورية جديدة.تنمو الكثير من البلورات المذهلة بهذه الطريقة، بما في ذلك العقيق, الكيانيت و staurolite.

أشكال مذهلة

عندما يترسب المعدن من الماء أو يتبلور من الصهارة، كلما زادت المساحة التي يجب أن ينمو فيها، كلما أصبح أكبر.هناك كهف في المكسيك مليء ببلورات الجبس العملاقة, ويبلغ طول بعضها 40 قدمًا (12 مترًا)، أي بحجم أعمدة الهاتف.

تعتبر البلورات المعدنية المبهرجة بشكل خاص ذات قيمة أيضًا كأحجار كريمة للمجوهرات بمجرد تقطيعها إلى أشكال جديدة وصقلها.أعلى سعر تم دفعه مقابل حجر كريم كان 71.2 مليون دولار الماسة الوردية CTF, ، والتي تم طرحها للبيع بالمزاد في عام 2017 وتم بيعها في أقل من خمس دقائق.

---

مرحبًا أيها الأطفال الفضوليون!هل لديك سؤال تود أن يجيب عليه أحد الخبراء؟اطلب من شخص بالغ أن يرسل سؤالك إليه CuriousKidsUS@theconversation.com.من فضلك أخبرنا باسمك وعمرك والمدينة التي تعيش فيها.

وبما أن الفضول ليس له حد عمري - أيها البالغون، أخبرنا بما تتساءل عنه أيضًا.لن نتمكن من الإجابة على كل الأسئلة، لكننا سنبذل قصارى جهدنا.