晶体是如何形成的？

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晶体是如何形成的？– Alyssa Marie，5 岁，新墨西哥州

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从科学角度来说，“晶体”一词是指任何具有晶体结构的固体。 有序化学结构. 。这意味着它的各个部分按照精确有序的模式排列，就像墙上的砖块一样。“砖头”可以是 立方体或更复杂的形状.

我是 一名地球科学家和一名教师, ，所以我花了很多时间思考矿物质。这些是固体物质 天然存在于地下 并且不能进一步分解为除 它们的组成原子. 。岩石是不同矿物的混合物。 所有矿物质都是晶体, ，但并非所有晶体都是矿物质。

大多数岩石商店出售自然界中存在的矿物晶体。一是 黄铁矿，被称为愚人金 因为它看起来像真金。一些商店还出售华丽的人造水晶，例如 铋, ，一种在熔化和冷却时形成晶体的天然元素。

晶体为何以及如何形成

当相似的分子彼此靠近并粘在一起时，晶体就会生长，形成化学键，就像原子之间的尼龙搭扣一样。矿物晶体不能自然形成——它们需要特殊的条件和 成核位点 继续成长。成核位点可以是岩石的粗糙边缘或分子碰撞并粘附的一粒灰尘，从而启动结晶链式反应。

在地球表面或附近，许多分子溶解在流经地面或地面的水中。如果水中有足够多的相似分子，它们就会以固体形式从水中分离出来——这个过程称为沉淀。如果它们有成核位点，它们就会粘附在其上并开始形成晶体。

岩盐，实际上是 一种叫做岩盐的矿物, ，这样生长。也是如此 另一种叫做石灰华的矿物, ，有时会在洞穴和温泉周围形成平坦的壁架，水会在岩石和空气之间引起化学反应。

你可以使“盐钟乳石”在家中通过在绳子上生长盐晶体来实现。在这个实验中，绳子是成核位点。当您将泻盐溶解在水中并将一根绳子放入其中，然后放置几天时，水会慢慢蒸发并留下泻盐。当这种情况发生时，盐晶体从水中沉淀出来，并在绳子上长出晶体。

地壳中的许多地方都足够热 岩石融化成岩浆. 。当岩浆冷却时，矿物晶体就会从中生长出来，就像水冻结成冰块一样。这些矿物晶体的形成温度比从水中沉淀出来的盐或石灰华高得多。

晶体可以告诉科学家什么

地球科学家可以从不同类型的晶体中学到很多东西。例如，岩石中某些矿物晶体的存在可以揭示岩石的年龄。这种约会方法称为 地质年代学 – 从字面上看，测量地球上材料的年龄。

对于地质年代学家来说最有价值的矿物晶体之一是 锆石, ，它非常耐用，确实经得起时间的考验。这 迄今为止发现的最古老的锆石 来自澳大利亚，大约有 43 亿年的历史——几乎与 和我们的星球一样古老. 。科学家利用锆石生长过程中记录的化学变化作为可靠的“时钟” 弄清楚包含它们的岩石有多老.

一些晶体，包括锆石，具有生长环，例如 树的年轮, ，当矿物生长时分子层积累时形成。这些环可以告诉科学家各种各样的事情 他们成长的环境. 。例如，压力、温度和岩浆成分的变化都会导致年轮的产生。

有时，随着地壳内的高压和高温将岩石从一种类型转变为另一种类型，矿物晶体会生长，这一过程称为 变质. 。这个过程导致岩石中的元素和化学键重新排列成新的晶体结构。许多壮观的晶体都是以这种方式生长的，包括 石榴石, 蓝晶石 和 十字石.

令人惊叹的形式

当矿物从水中沉淀或从岩浆中结晶时，它生长的空间越大，它就会变得越大。有一个 墨西哥洞穴里充满了巨大的石膏晶体, ，其中一些长达 40 英尺（12 米）——电话杆大小。

特别艳丽的矿物晶体一旦被切割成新的形状并抛光，作为珠宝宝石也很有价值。有史以来购买宝石的最高价格为 7,120 万美元 CTF粉红星钻, ，该作品于 2017 年进行拍卖，不到五分钟就售出。

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