結晶はどのように形成されるのでしょうか?

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結晶はどのようにして形成されるのでしょうか?– アリッサ・マリー、5歳、ニューメキシコ州

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科学的に言えば、「結晶」という用語は、 規則正しい化学構造. 。これは、壁のレンガのように、その部品が正確に順序付けられたパターンで配置されていることを意味します。「レンガ」は次のことができます。 立方体またはより複雑な形状.

私は 地球科学者と教師, だから私はミネラルについて考えることに多くの時間を費やしています。これらは固体物質であり、 地面の中で自然に見られる それ以上、別の材料に分解することはできません。 それらの構成原子. 。岩石はさまざまな鉱物の混合物です。 すべての鉱物は結晶です, しかし、すべての結晶が鉱物であるわけではありません。

ほとんどの石材店では、自然界に存在する鉱物の結晶を販売しています。1つは 愚者の金として知られる黄鉄鉱 本物の金のように見えるからです。一部のショップでは、次のような派手な人工クリスタルも販売しています。 ビスマス, 、溶けて冷却されるときに結晶を形成する天然元素。

結晶が形成される理由と仕組み

結晶は、似た分子が互いに近づいてくっつき、原子間にベルクロのような働きをする化学結合を形成すると成長します。鉱物結晶は自然に形成を開始することはできません。特別な条件と 核形成部位 成長するために。核形成部位は、分子が衝突して付着し、結晶化の連鎖反応を開始する岩石の粗い端または塵の斑点である可能性があります。

地球の表面またはその近くでは、地面の中または上を流れる水に多くの分子が溶解しています。水中に類似した分子が十分に存在する場合、それらは固体として水から分離します。これは沈殿と呼ばれるプロセスです。核生成サイトがある場合は、そこにくっついて結晶を形成し始めます。

岩塩、実は 岩塩という鉱物, 、このように成長します。そうです トラバーチンと呼ばれる別の鉱物, 洞窟や温泉の周囲に平らな棚が形成されることがあり、そこでは水が岩と空気の間で化学反応を引き起こします。

「」を作ることができます。塩の鍾乳石」塩の結晶を糸で育てて自宅で作ります。この実験では、文字列が核形成サイトです。エプソムソルトを水に溶かし、紐をその中に下げて数日間放置すると、水がゆっくりと蒸発してエプソムソルトが残ります。そうなると、塩の結晶が水から析出し、糸の上で結晶が成長します。

地球の地殻の多くの場所は、 岩石が溶けてマグマになる. 。マグマが冷えると、水が凍って氷になるのと同じように、そこから鉱物の結晶が成長します。これらの鉱物の結晶は、水から沈殿する塩やトラバーチンよりもはるかに高い温度で形成されます。

結晶が科学者に伝えることができること

地球科学者は、さまざまな種類の結晶から多くのことを学ぶことができます。たとえば、岩石中に特定の鉱物結晶が存在すると、その岩石の年代が明らかになることがあります。この年代測定法はと呼ばれます 地質年代学 – 文字通り、地球上の物質の年齢を測定します。

地質年代学者にとって最も価値のある鉱物結晶の 1 つは、 ジルコン, 非常に耐久性があり、文字通り時間の試練に耐えます。の これまでに発見された最古のジルコン オーストラリア原産で、樹齢は約 43 億年とほぼ同じです。 私たちの地球そのものと同じくらい古い. 。科学者は、ジルコンが成長する過程で記録された化学変化を信頼できる「時計」として利用し、 それらを含む岩石がどれくらい古いかを調べます.

ジルコンを含む一部の結晶には、次のような年輪があります。 木の年輪, 、鉱物が成長するにつれて分子の層が蓄積するときに形成されます。これらのリングは科学者にあらゆる種類のことを伝えることができます。 彼らが育った環境. 。たとえば、圧力、温度、マグマ組成の変化はすべて年輪を引き起こす可能性があります。

地殻内の高圧と温度が岩石をあるタイプから別のタイプに変化させると、鉱物結晶が成長することがあります。 変態. 。このプロセスにより、岩石内の元素と化学結合が再配置されて新しい結晶構造が形成されます。このようにして、多くの見事な結晶が成長します。 ガーネット, カイヤナイト そして スタウロライト.

素晴らしいフォルム

鉱物が水から沈殿したりマグマから結晶化するとき、成長するためのスペースが増えれば増えるほど、鉱物は大きくなる可能性があります。があります 巨大な石膏の結晶で満たされたメキシコの洞窟, 、中には長さ 40 フィート (12 メートル)、つまり電柱ほどの大きさのものもあります。

特に派手な鉱物結晶は、新しい形にカットされ、研磨されると、ジュエリー用の宝石としても価値があります。これまでに宝石に支払われた最高価格は、7,120万ドルでした。 CTF ピンクスター ダイヤモンド, 、2017年にオークションに出品され、5分以内に落札されました。

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