Pe măsură ce cristalele cresc în natură și se formează minerale
În mărime, cristalele naturale pot fi foarte diferite: de la microscopice până la foarte mari până la câțiva metri în lungime și în secțiune transversală. Aspectul exterior al cristalelor depinde de cât de liniștit a avut loc creșterea lor. Cele mai multe cristale din natură cresc lent - mii și milioane de ani. Unele cristale cresc foarte rapid, de exemplu, cristale de săruri solubile, uneori minerale de sublimare (sulf, plăci hematite) în craterele vulcanilor activi.
Cristalele se formează atunci când o substanță sau un complex trece de la o stare lichidă sau gazoasă la un solid. Creșterea cristalului începe cu formarea de embrioni și forme scheletice. Substanțe de admisie fără obstacole din toate părțile, având forme cristaline normale prelungită și uniformă, dar în cele mai multe cazuri, cristalele sunt constrânse în corpurile lor de creștere adiacente (cristale învecinate). Aceasta duce la formarea de cristale imperfecte cu fețe distorsionate, deoarece furnizarea soluțiilor care alimentează cristalul are loc neuniform din diferite unghiuri.
Agregate de minerale. Mai multe persoane care se dezvoltă din centrele de cristalizare învecinate unesc un agregat mineral. Dintre toate varietățile de agregate, colectorii sunt cei mai interesați de druze, care cresc în spațiu liber de la embrioni localizați arbitrar. În timpul creșterii prietenilor, indivizii se dezvoltă independent unul de altul și păstrează forma cristalelor unice.
În timp, indivizii în creștere încep să se împiedice reciproc. Posibilitatea de dezvoltare ulterioară este păstrată numai de cei care cresc în direcția spațiului liber, adică perpendicular pe suprafața acumulării agregatului. Acest fenomen se numește selecție geometrică. Ca rezultat al autoreglementării orientării indivizilor, Drusa se dezvoltă într-un agregat paralel-al șaselea. Suprafața sa liberă, formată de capetele cristalelor, se numește o pensulă.
Prin urmare, este clar de ce sunt mari rare Druzes: întrucât creșterea crește probabilitatea de degenerare a drusenului într-un agregat paralel-pentagonal. Pentru formarea de druze mari, este necesar ca centrele de cristalizare să nu fie numeroase și să nu fie prea apropiate una de cealaltă (ele sunt îndepărtate suficient). Condițiile favorabile creșterii pe termen lung și formării cristalelor mari sunt furnizate, de obicei, numai cu o cristalizare suficient de lentă. Cu procese extrem de rapide, se formează agregate mici și foarte mici și cristale (până la microni).
După ce a început existența acum 5 miliarde de ani, planeta noastră se află încă într-o stare de evoluție continuă. Forțele motrice ale evoluției sunt energia proprie a Pământului, concentrată în principal în interiorul său, și energia pe care Pământul o primește din afară, sub formă de lumină și căldură radiată de Soare. Interiorul Pământului este un cazan de energie gigantic, în care prevalează presiuni și temperaturi ridicate. Energia lor colosală determină formarea de continente și sisteme montane, cutremure și erupții vulcanice. Principala sursă a căldurii interne a Pământului este, aparent, procesele de dezintegrare radioactivă care se desfășoară în adâncimi.
La fiecare 100 de metri distanța de la suprafață, temperatura Pământului crește în medie cu 3 ° C, iar presiunea cu 30 * 10 5 pascale. La mari adâncimi, substanța pământului se află într-o stare foarte încălzită (până la topire) și comprimată. În aceste condiții, are proprietăți neobișnuite, de exemplu, capacitatea de a reține compuși ușor volatili, volatili. Compoziția chimică a interiorului se schimbă și cu adâncimea. Din adâncurile pământului, căldura se extinde spre zonele superioare relativ reci. Din punct de vedere geologic, transportul căldurii prin fluxurile ascendente ale unei substanțe încălzite (convecție) prezintă un interes deosebit, în timp ce conținutul interiorului adânc intră în partea superioară a crustei pământului.
Originare la o adâncime de zeci de kilometri, flacără-lichid se topește de preferință o compoziție complexă, silicat, compușii volatili saturați - așa-numitul magme - este topit drumul său în stâncă, crește prin crăpături și să înghețe în straturile superioare ale cortexului sau turnat pe suprafață sub formă de lavă . Conform ideilor moderne, materia profundă a Pământului suferă o degazare graduală, adică pierde componente volatile. Unele dintre ele, care fac parte din magmă, sunt purtate de ea pe suprafața Pământului și sunt separate când presiunea este redusă. O altă parte a supraîncălzite soluțiile lichide formatoare de gaz constând în principal din apă și dioxid de carbon și să aibă un impact puternic asupra mineralelor roca.
Energia primită de Pământ de la Soare este, de asemenea, foarte mare. Suprafața Pământului primește continuu radiații solare cu o putere de 8,5 x 10 4 miliarde de kilowați - de 10.000 de ori mai multă energie extrasă simultan de omenire și de 3.500 de ori mai mult decât fluxul de căldură din interior. Această energie provoacă mișcări puternice în atmosferă, ciclul apei, mișcarea râurilor și a ghețarilor, intemperii rocilor și nivelarea reliefului montan. Astfel, munca forțelor interne ale Pământului este încet, dar în mod constant și numai posibilitatea de a se concentra în perioade separate și în anumite zone ale planetei le permite să-și ridice clădirile grandioase, depășind temporar forțele de distrugere. Energia colosală a originii solare, cu care chiar explozii nucleare puternice sunt incomparabile, participă la uraganele și inundațiile majore; Rezervele sale uriașe se acumulează în organismele care locuiesc pe Pământ și sunt concentrate în minerale combustibile.
Toate procesele geologice de la catastrofe vulcanice imense imperceptibile pentru a evapora apa mărilor și lacurilor, însoțite de redistribuire a materiei și a energiei; diferite substanțe solide, lichide și gazoase sunt distruse și formează altele noi. Cu alte cuvinte, aici, atunci există o actualizare a compoziției minerale a crustei pământului. Acesta este răspunsul cel mai general la întrebarea de ce se formează mineralele.
Procesele de formare a mineralelor, pornind de la energia internă a Pământului, se numesc endogene; trecând prin exteriorul, adică, energia solară, energetică - hipergenică (sau exogenă). Aceste procese au loc în condiții substanțial diferite. Procesele endogene includ procesele care apar atunci când magma este solidificată la adâncime (intruzivă) sau pe suprafața Pământului în timpul erupțiilor de vulcani (efuzivi). La adâncime, solidificarea magmei are loc încet; acest lucru se datorează conductivității termice scăzute a rocilor, precum și presiunii înalte, datorită căruia componentele volatile care reduc temperatura de cristalizare a topiturii sunt reținute în magma. Odată cu solidificarea, topiturile reziduale îmbogățite în gazuri cristalizează într-o secvență specială (pegmatiți). Cu o scădere suplimentară a temperaturii, procesul trece în stadiul hidrotermic, când purtătorul principal al substanței și mediul de formare a mineralelor sunt soluții apoase lichide.
procese endogeni datorită formării de minerale aproape toate silicat (granit, diorit, bazalt, și altele.), sub acțiunea venelor minereului se formează și depozita majoritatea metalelor și minerale nemetalice.
Procesele hidrogene se produc în apropierea suprafeței Pământului care primește energia solară. Acestea includ eroziunea zăcămintelor minerale indigene și îmbogățirea ulterioară a acestora: produse ușoare sunt transportate la intemperii departe de apă curgătoare, și grele, care conțin componente valoroase, rămân în vigoare. Astfel au format depozite aluvionare de aur, monazitul, pietre și colab., Chemical dezagregare zăcămintelor duce la formarea de zone de oxidare îmbogățite cu minerale noi. Prin supragenice procese includ formarea rocilor sedimentare în partea de jos a corpurilor de apă din produsele de alterare a apei curgătoare demolabile (gresii, argile, conglomerate și colab.), Având ca rezultat cristalizarea substanțelor dizolvate, organisme grase deșeuri produse și reziduuri organice (calcar, cărbune fosil etc. ) ..
Un grup separat constă în procese metamorfice - prelucrarea rocilor de origine endogenă și hipergenică sub influența presiunilor și temperaturilor mari. Astfel calcar recristalizat din marmură, șisturi argiloase sunt convertite la formarea de noi minerale (granat, cianit) etc. Metamorfismul este cauzat de impactul asupra rocilor de soluții fierbinți în condiții de compresiune puternică și de temperatură ridicată. Compoziția minerală a oricărei părți a scoarței Pământului moderne - rezultatul multor procese, succesive asupra istoriei geologice a Pământului, cu participarea metasomatic - înlocuirea de minerale, uneori se produce pe scara mulți kilometri cubi.
Mediul de formare a mineralelor este aproape întotdeauna complex și variat în compoziție și, prin urmare, pare să producă o varietate de minerale foarte diferite. De fapt, de fiecare dată când se formează un anumit și un complex. Mai mult, multe minerale apropiate și chiar identice din compoziție nu apar simultan, au vârste geologice diferite. Motivul pentru aceasta este că orice proces, inclusiv procesul de formare a mineralelor, duce la formarea unor produse de echilibru stabile. Foarte multe substanțe nu pot apărea deloc în condiții naturale. Și deși numărul speciilor minerale cunoscute crește treptat, nu va fi niciodată comparabil cu numărul colosal de substanțe obținute astăzi artificial.
În regiunea temperaturii ridicate, granulele, indivizii mici și imperfecți se dizolvă. Din soluțiile formate în partea mai puțin încălzită a cavității, mineralele deja cresc sub formă de cristale mari și bine fațete. Tehnologia industrială, bazată pe crearea unei anumite diferențe de temperatură, este utilizată pe scară largă pentru creșterea cristalelor artificiale (cristale unice) etc.
Știința a acumulat un număr foarte mare de fapte care vorbesc despre legătura dintre aspectul și forma simplă a indivizilor naturali, tipul și dimensiunea agregatelor cu parametrii termodinamici ai formării minerale - compoziția mediului, temperatura și presiunea acestuia. Cu toate acestea, imaginea acestei influențe este foarte complexă: forma cristalelor în creștere este sensibilă la un astfel de factor ca impuritățile nesemnificative în soluție.
Cât durează să formeze minerale? Aceasta depinde de temperatura și concentrația mediului de formare a mineralelor, de gradul de umplere a materialului său de cristalizare și de viteza reacțiilor de formare a mineralelor. Cristalele pot provoca pauze, creșterea cristalelor poate fi înlocuită de dizolvarea lor. Pentru creșterea indivizilor mari și mici necesită perioade diferite, deci este mai corect să vorbim despre rata de creștere a mineralelor. Cristalele naturale cresc din mediile mobile - soluții, topiri, vapori. Chiar și atunci când cristalul este format într-un mediu solid, creșterea survine datorită "capacului" microscopic subțire al soluției de alimentare care o înconjoară.
Solventul natural universal al mineralelor este apă (deși nu joacă singur acest rol). În condiții obișnuite de "cameră", în 1 litru se pot dizolva 350 g de halit (sare de masă comună), 2 g de gips, 0,013 g de calcit; solubilitatea majorității altor minerale este neglijabilă. Cu toate acestea, apa din interiorul adânc este complet diferită. Acesta conține întotdeauna impurități active chimic și la presiuni ridicate și temperaturi de sute de grade devine un "mediu agresiv", care acționează energic asupra multor minerale. Astfel, solubilitatea cuarțului poate fi adusă la adâncimi de 120-160 g / l; în soluțiile naturale de origine endogenă, concentrațiile sale sunt stabilite cel puțin până la 8 g / l; și, de fapt, în condiții obișnuite în 1 litru de apă pură, este posibil să se dizolve nu mai mult de 0,006 g din acest mineral. În plus, formarea de minerale în multe cazuri este cauzată de reacțiile chimice dintre substanțele ușor solubile. În aceste condiții, rata de creștere poate deveni destul de apreciabilă.
Datele directe privind rata de creștere a mineralelor sunt puține. Iată câteva exemple:
- Umplere cu lățimea crackului de cuarț de 30 cm (calculat): 2,7 ani (0,3 mm / zi);
- umplerea cu o cramă hematită de 1 m lățime (erupție de Vesuvius): 10 zile (50 mm zi, simultan de ambele părți ale crack-ului);
- creșterea cristalelor de gips: 0,001-0,008 mm / zi;
- creșterea aragonitului din izvoarele termale (Karlovy Vary, Cehia): 0,7 mm / zi;
- creșterea calcitelor din izvoarele termale (Kamchatka, Rusia): 0,0055 mm / zi;
- creșterea olivinei (granatului) în topitura de bazalt (Kamchatka, Rusia): 0,6 mm / zi.
Alte informații valoroase sunt furnizate prin creșterea controlată a cristalelor artificiale (milimetri pe zi): diamant 1,6-3,2 mm / zi; apatit 6,5 mm / zi; corundul 0,3-365 mm / zi; probușați 7 mm / zi; cuarț 0,06-40 mm / zi; zeoliții 0,0005-0,015 mm / zi. În creșterea cristalelor am depășit cumva tehnologia naturii și în altceva nu am învățat să o imităm. Și totuși, după ce efectuăm un calcul necomplicat, suntem îndreptățiți să presupunem că creșterea unor cristale de cuarț natural, contrar opiniei dominante, ar putea continua într-un timp relativ scurt - numai pentru zeci de ani; Diamante naturale, probabil, au fost formate în intestinul Pământului într-o chestiune de zile.
Articole similare
-
Set pentru creșteri de creștere în creștere cristal ametist buy - mosigrushka moscow
-
Împreună crestem - cum să învățăm să luăm în considerare prima etapă - linia de numere
Trimiteți-le prietenilor: