Kristaller Nasıl Oluşur?
Bilimsel olarak “kristal” terimi, düzenli bir kimyasal yapıya sahip olan herhangi bir katı maddeyi ifade eder. Bu, parçalarının bir duvardaki tuğlalar gibi tam olarak düzenli bir şekilde düzenlendiği anlamına gelir. “Tuğlalar” küp veya daha karmaşık şekiller olabilir.
Ben bir yerbilimci ve öğretmenim, bu yüzden mineraller hakkında düşünmek için çok zaman harcıyorum. Bunlar doğal olarak toprakta bulunan ve kendilerini oluşturan atomlar dışında farklı maddelere daha fazla parçalanamayan katı maddelerdir. Kayalar farklı minerallerin karışımlarıdır. Tüm mineraller kristaldir, ancak tüm kristaller mineral değildir.
Çoğu kaya dükkanı doğada bulunan mineral kristalleri satar. Bunlardan biri, gerçek altın gibi göründüğü için aptal altını olarak bilinen pirittir. Bazı dükkanlarda eritilip soğutulduğunda kristaller oluşturan doğal bir element olan bizmut gibi gösterişli, insan yapımı kristaller de bulunur.
Indianapolis, Ind’deki bir taş ocağından siyah şeyl kayası içinde pirit. James St. John/Flickr, CC BY
Kristaller neden ve nasıl oluşur?
Kristaller, birbirine benzeyen moleküller birbirine yaklaşıp yapıştığında ve atomlar arasında cırt cırt gibi hareket eden kimyasal bağlar oluşturduğunda büyür. Mineral kristalleri kendiliğinden oluşmaya başlayamaz – büyümek için özel koşullara ve bir çekirdeklenme bölgesine ihtiyaç duyarlar. Çekirdeklenme bölgesi, bir molekülün çarpıp yapışarak kristalleşme zincir reaksiyonunu başlattığı pürüzlü bir kaya kenarı veya bir toz zerresi olabilir.
Dünya yüzeyinde veya yakınında, birçok molekül topraktan veya toprak üzerinden akan suda çözülür. Eğer suda birbirine benzeyen yeterince molekül varsa, bunlar katı maddeler olarak sudan ayrılırlar – bu sürece çökelme denir. Eğer bir çekirdeklenme bölgesi varsa, oraya yapışır ve kristaller oluşturmaya başlarlar.
Aslında halit adı verilen bir mineral olan kaya tuzu bu şekilde büyür. Traverten adı verilen başka bir mineral de bazen mağaralarda ve sıcak su kaynaklarının çevresinde düz çıkıntılar oluşturur; burada su, kaya ile hava arasında kimyasal reaksiyonlara neden olur.
Bir ip üzerinde tuz kristalleri yetiştirerek evde “tuz sarkıtları” yapabilirsiniz. Bu deneyde ip çekirdeklenme bölgesidir. Epsom tuzlarını suda çözdüğünüzde ve bir ipi suya daldırıp birkaç gün beklettiğinizde, su yavaşça buharlaşacak ve Epsom tuzlarını geride bırakacaktır. Bu gerçekleştiğinde, tuz kristalleri sudan çökelir ve ipin üzerinde kristaller oluşturur.
Yerkabuğunun birçok yeri kayaların eriyerek magmaya dönüşmesine yetecek kadar sıcaktır. Bu magma soğudukça, tıpkı suyun donarak buz küplerine dönüşmesi gibi, ondan mineral kristalleri büyür. Bu mineral kristalleri, tuz veya travertenin sudan çökelmesinden çok daha yüksek sıcaklıklarda oluşur.
Kristaller bilim insanlarına ne söyleyebilir?
Yerbilimciler farklı kristal türlerinden çok şey öğrenebilirler. Örneğin, kayalarda belirli mineral kristallerinin varlığı kayaların yaşını ortaya çıkarabilir. Bu tarihleme yöntemine jeokronoloji denir – kelimenin tam anlamıyla, Dünya’dan gelen malzemelerin yaşını ölçmek.
Jeokronologlar için en değerli mineral kristallerinden biri olan zirkon o kadar dayanıklıdır ki kelimenin tam anlamıyla zamanın testine dayanır. Şimdiye kadar bulunan en eski zirkonlar Avustralya’dan geliyor ve yaklaşık 4,3 milyar yaşında – neredeyse gezegenimizin kendisi kadar eski. Bilim insanları, zirkonlar büyüdükçe içlerinde kaydedilen kimyasal değişiklikleri, onları içeren kayaların kaç yaşında olduğunu anlamak için güvenilir bir “saat” olarak kullanmaktadır.
Zirkonlar da dahil olmak üzere bazı kristaller, mineral büyüdükçe molekül katmanları biriktiğinde oluşan, bir ağacın halkaları gibi büyüme halkalarına sahiptir. Bu halkalar, bilim insanlarına büyüdükleri ortam hakkında her türlü şeyi anlatabilir. Örneğin, basınç, sıcaklık ve magma bileşimindeki değişikliklerin hepsi büyüme halkalarına neden olabilir.
Squamish, British Columbia yakınlarındaki granodiyorit kayada büyüme halkalarına sahip feldispat kristalleri. Natalie Bursztyn, CC BY-ND
Bazen mineral kristalleri, yer kabuğundaki yüksek basınç ve sıcaklıkların metamorfizma adı verilen bir süreçte kayaları bir türden diğerine değiştirmesiyle büyür. Bu süreç, kayadaki elementlerin ve kimyasal bağların kendilerini yeni kristal yapılar halinde yeniden düzenlemesine neden olur. Granat, kiyanit ve staurolit de dahil olmak üzere pek çok muhteşem kristal bu şekilde büyür.
Şaşırtıcı formlar
Bir mineral sudan çökeldiğinde veya magmadan kristalleştiğinde, büyümek için ne kadar çok alana sahip olursa, o kadar büyüyebilir. Meksika’da bazıları 40 feet (12 metre) uzunluğunda – telefon direkleri büyüklüğünde – dev alçı kristalleriyle dolu bir mağara vardır.
Özellikle gösterişli mineral kristalleri, yeni şekillerde kesilip cilalandıktan sonra mücevher için değerli taşlar olarak da değerlidir. Bir değerli taş için şimdiye kadar ödenen en yüksek fiyat, 2017 yılında açık artırmaya çıkan ve beş dakikadan kısa bir sürede satılan CTF Pembe Yıldız elması için ödenen 71,2 milyon dolardı.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber
Meksika’da Bir İnsanın Altı Katı Büyüklüğünde Kristallerin Bulunduğu Mağara