A kristályok növekedése
Amint kristályok nőnek a természetben és az ásványi anyagok képződnek
A méretben a természetes kristályok nagyon különbözőek lehetnek: a mikroszkóptól a nagyon nagyig, akár több méter hosszúságig és keresztmetszetben. A kristályok külső megjelenése attól függ, mennyire csendesen növekedtek. A legtöbb természetes kristály lassan növekszik - több ezer és több millió év. Néhány kristály gyorsan növekszik, például az oldható sók kristályai, néha szublimációs ásványok (kén, hematit lemezek) az aktív vulkánok kráterében.
Kristályok képződnek, amikor egy anyag vagy komplex folyékony vagy gázállapotú anyagból szilárd anyaghoz jut. A kristály növekedése az embriók és a csontvázformák kialakulásával kezdődik. Az anyag hosszú, egyenletes és akadálytalan bevitele mellett minden oldalról normál kristályos formák jelennek meg, de a legtöbb esetben a kristályok a szomszédos testek (szomszédos kristályok) növekedésében korlátozódnak. Ez torzított arcú, tökéletlen kristályok kialakulásához vezet, mivel a kristályokat tápláló megoldások kínálata egyenetlenül fordul elő különböző szögekből.
Az ásványi anyagok összegyűjtése. A szomszédos kristályosító központokból fejlődő egyének egy ásványi aggregátumot kötnek össze. Az aggregátumok sokasága közül a gyűjtők a leginkább érdeklődnek a drusoktól, amelyek szabad térben nőnek az önkényesen elhelyezkedő embriókból. A baráti növekedés során az egyének egymástól függetlenül fejlődnek, és megőrzik az egykristályok alakját.
Az idő múlásával a növekvő egyének akadályozzák egymást. A további fejlődés lehetőségeit csak azok tartják fenn, amelyek a szabad tér irányában nőnek, vagyis merőlegesek az aggregátum felszínének felszínére. Ezt a jelenséget geometrikus szelekciónak nevezik. Az egyének tájékozódásának önrendelkezéséből fakadóan a Drusa egy párhuzamos-hatodik sorozatra épül. A kristályfejek által alkotott szabad felületét ecsetnek nevezik.
Ezért világos, hogy a nagy druzák miért ritkaak: mivel a növekedés növeli a drusennek a párhuzamos-pentagonális aggregátum degenerációjának valószínűségét. Nagy drákok kialakulásához szükség van arra, hogy a kristályosító központok ne legyenek számtalanak és ne legyenek túl közel egymáshoz (elegendően eltávolítva őket). A hosszú távú növekedéshez és a nagy kristályok kialakulásához kedvező körülmények általában csak eléggé lassú kristályosítással rendelkeznek. A túlságosan gyors folyamatokkal kis és nagyon kicsi aggregátumok és kristályok keletkeznek (akár mikron).
Miután 5 milliárd évvel ezelőtt megkezdtük a létezést, bolygónk még mindig folyamatosan fejlődő állapotban van. Az evolúció hajtó ereje a Föld saját energiája, mely elsősorban a belsejében koncentrálódik, és a Föld által kívülről érkező energia, a Nap által sugárzott fény és hő formájában. A Föld belseje egy óriási energiatermelő, amelyben nagy nyomás és hőmérséklet érvényesül. A hatalmas energiájuk kontinensek és hegyvidékek, földrengések és vulkánkitörések kialakulását eredményezi. A Föld belső hőjének fő forrása, látszólag, a radioaktív bomlási folyamatok mélyén zajlanak.
A felszíntől minden 100 méter távolságban a Föld hőmérséklete átlagosan 3 ° C-kal emelkedik, és a nyomás 30 * 10 5 Pascal. Nagy mélységben a földi anyag erősen fűtött (leolvasztva) és tömörített állapotban. Ilyen körülmények között szokatlan tulajdonságokkal rendelkezik, például a könnyen mozgékony, illékony vegyületek megőrzésére. A belső kémiai összetétele is változik a mélységgel. A föld mélyéről a hő a viszonylag hideg felső zónájára terjed. Geológiai szempontból különösen fontos a fűtött anyag (konvektív) emelkedő áramai által történő hőátadása, míg a mély belső belsejében a mélység belsejébe kerül a földkéreg felső része.
Eredeti mélységben több tíz kilométer, láng-folyadék megolvad komplexet, előnyösen egy szilikát összetétele, a telített illékony vegyületek - úgynevezett magma - megolvasztjuk az utat a kőzet, emelkedik keresztül repedések és fagyasztható a felső réteg a kéreg vagy öntjük a felületre formájában láva . A modern ötletek szerint a Föld mélysége fokozatosan gáztalanodik, azaz elveszti az illékony komponenseket. Egyesek közülük, része a magma, átvitték a Föld felszínét, és elválasztjuk a nyomás csökkentése. Egy másik része a túlhevített gáz-képző folyékony oldatok, amely főleg a víz és a szén-dioxid és egy erős hatást gyakorol a kőzet ásványi anyagok.
A Föld által a Naptól kapott energia is nagyon magas. A Föld felszínén folyamatosan 8,5 * 10,4 milliárd kilowattnyi napsugárzás érhető el - 10 000-ször több energiát, amelyet az emberiség egyidejűleg kinyer, és 3,500-szor több, mint a belső hőmennyiség. Ez az energia erőteljes mozdulatokat idéz elő a légkörben, a vízciklusban, a folyók és gleccserek mozgásában, a sziklák időjárásában és a hegyi emelkedés kiegyenlítésében. Így a Föld belső erőinek munkája lassan, de folyamatosan, és csak a bolygó egyes időszakaiban és bizonyos zónáiban való koncentrálás lehetősége teszi lehetővé számukra, hogy felállítsák nagyszabású épületüket, átmenetileg meghaladva a megsemmisítés erejét. A szoláris eredetű kolosszális energia, amellyel még erőteljes atomrobbanások is összehasonlíthatatlanok, nagyobb hurrikánok és árvizek vesz részt; Hatalmas tartalékai felhalmozódnak a Földön élő szervezetekben, és éghető ásványi anyagokban koncentrálódnak.
Minden földtani folyamatot, a grandiózus vulkáni katasztrófától kezdve a tengerek és tavak vízének észrevehetetlen párolgása miatt, az anyag és az energia újraelosztásával jár együtt; különböző szilárd, folyékony és gáz halmazállapotú anyagok megsemmisülnek és újakat képeznek. Más szóval, itt van egy frissítés a földkéreg ásványi összetételéről. Ez a legáltalánosabb válasz arra a kérdésre, hogy miért alakultak ki ásványok.
Az ásványi képződés folyamatai, amelyek a Föld belső energiájából indulnak ki, endogénnek nevezik; a külső, azaz a napenergia, az energia - hipergén (vagy exogén) útján. Ezek a folyamatok lényegesen eltérő körülmények között zajlanak. Az endogén folyamatok magukban foglalják azokat a folyamatokat is, amelyek akkor következnek be, amikor a magma megszilárdul mélységben (tolakodó) vagy a Föld felszínén a vulkánok kitörése idején (effusive). A mélységben a magma megszilárdulása lassan történik; ez a kőzetek alacsony hővezetőképességének, valamint a nagy nyomásnak köszönhető, melynek köszönhetően a magmában megmaradnak az olvadék kristályosodási hőmérsékletét csökkentő illékony komponensek. Ahogy a megszilárdulás folytatódik, a gázokban dúsított maradék olvadékok kristályosodnak egy speciális szekvenciában (pegmatitok). A hőmérséklet további csökkenésével az eljárás a hidrotermális szakaszba kerül, amikor az anyag fő hordozója és az ásványi anyag közege folyékony vizes oldat.
Az endogén folyamatok képződése miatt szinte minden szilikát ásványok (gránit, diorit, bazalt, és mások.), Az intézkedés alapján érc vénák vannak kialakítva, és letétbe a legtöbb fém és nem-fém ásványi anyagok.
Hipergén folyamatok a Föld felszínén helyezkednek el, amely a napenergiát kapja. Ezek közé tartozik az erózió őshonos ásványi lerakódások és azok későbbi gazdagodás: világos időjárással termékek elragadta folyóvíz, és nehéz, amely értékes komponenseket, a helyükön maradnak. Így alakult hordalékos arany-, monacit, Gems és munkatársai. Mállásával ércek vezet az oxidációs zóna dúsított új ásványok. A szupergén folyamatok közé tartozik a kialakulását az üledékes kőzetek alján víz testek lebontott folyóvíz mállási termékek (homokkövek, agyagok, konglomerátumok és mtsai.), Ami a kristályosodási az oldott anyagok, zsír organizmusok hulladék termékek és szerves maradványok (mészkő, fosszilis szén stb ) ..
Külön csoport metamorf folyamatok - Recycling kőzetek, mint az endogén és a szupergén eredetű nagy nyomáson és hőmérsékleten. Így mészkő átkristályosítjuk golyók, agyag schists alakítjuk az újabb ásványok (gránát, kianit), stb A metamorfizmust a forró oldatok kőzetére gyakorolt hatás erősen kompressziós és magas hőmérsékleti körülmények között okozza. Az ásványi összetétele bármely részén a modern földkéreg - az eredmény a sok folyamat, egymást át a geológiai története a Föld részvételével metaszomatikus - cseréje ásványi anyagok, néha előfordul, a skála a sok köbkilométerre.
Az ásvány-képződési környezet szinte mindig összetett és összetett, ezért úgy tűnik, nagyon különböző ásványi anyagokat kell termelni. Valójában minden alkalommal, amikor egy bizonyos és néhány komplex alakul ki. Ezenkívül sok összetett ásványi anyag, amelyek közel vannak, sőt azonosak, nem jelennek meg egyidejűleg, eltérő geológiai korúak. Ennek az az oka, hogy minden, beleértve az ásványi anyagokat alkotó folyamatokat stabil, egyensúlyi termékek kialakulásához vezet. Nagyon sok anyag természetes körülmények között nem jelentkezhet. És bár az ismert ásványi fajták száma fokozatosan növekszik, soha nem hasonlítható össze a ma mesterségesen nyert hatalmas mennyiségű anyaggal.
A magas hőmérsékletű területeken a szemek, a kicsi és a tökéletlenek feloldódnak. Az üreg kevésbé fűtött részében kialakult oldatokból már az ásványi anyagok nagy, egyenletes kristályok formájában nőnek. Az ipari technológia, amely egy bizonyos hőmérsékleti különbségen alapul, széles körben használják mesterséges kristályok (egykristályos) előállítására stb.
A tudomány hatalmas számban gyűjtött össze olyan tényeket, amelyek a természetes egyének megjelenésének és egyszerű formáinak, az aggregátumok típusának és méretének, valamint az ásványi anyag termodinamikai paramétereinek - a közeg összetételének, hőmérsékletének és nyomásának - összefüggéséről szólnak. Ennek a hatásnak a képét azonban nagyon összetett: a növekvő kristályok formája olyan érzékeny tényezőre érzékeny, mint a megoldásban elhanyagolható szennyeződések.
Mennyi ideig tart az ásványi anyagok előállítása? Ez az ásvány-képző anyag hőmérsékletétől és koncentrációjától, a kristályosító anyagának feltöltésétől és az ásványi képződés mértékétől függ. A kristályok szüneteket okozhatnak, a kristályok növekedése helyettesíthető az oldódással. A nagy és kis egyedek növekedéséhez különböző időpontokra van szükség, ezért helyesebb az ásványi anyagok növekedési üteméről beszélni. Természetes kristályok nőnek a mobil hordozótól - megoldások, olvadékok, gőzök. Még akkor is, ha a kristály szilárd közegben van kialakítva, a növekedés a körülötte lévő táplálóoldat mikroszkóposan vékony "borítója" miatt következik be.
Az ásványi anyagok univerzális természetes oldószere a víz (bár nem játssza ezt a szerepet egyedül). A szokásos "szobai" körülmények között, 1 literben feloldhat 350 g halit (általános asztali sót), 2 g gipszet, 0,013 g kalcitot; a legtöbb ásványi anyag oldhatósága elhanyagolható. A mély belső térben azonban a víz teljesen más. Mindig kémiailag aktív szennyező anyagokat tartalmaz, magas nyomás és több száz fokos hőmérséklet válik "agresszív környezetgé" válik erőteljesen számos ásványi anyaggal szemben. Így a kvarc oldhatósága 120-160 g / l-re emelkedhet; az endogén eredetű természetes oldatokban koncentrációja legalább 8 g / l; és valójában szokásos körülmények között, 1 liter tiszta vízben legfeljebb 0,006 g oldószert lehet feloldani. Ezenkívül az ásványi anyagok kialakulását számos esetben a könnyen oldódó anyagok kémiai reakciói okozzák. Ilyen körülmények között a növekedési ütem nagyon érzékelhetővé válhat.
Közvetlen adatok vannak az ásványi anyagok növekedési üteméről. Íme néhány példa:
- A kvarc repedés szélessége 30 cm (számított): 2,7 év (0,3 mm / nap);
- 1 m széles hematit repedés kitöltése (Vesuvius kitörése): 10 nap (50 mm-es nap, egyszerre a repedés mindkét oldaláról);
- a gipszkristályok növekedése: 0,001-0,008 mm / nap;
- aragonit forró források (Karlovy Vary, Cseh Köztársaság) növekedése: 0,7 mm / nap;
- a kalcit növekedése forró forrásokból (Kamchatka, Oroszország): 0,0055 mm / nap;
- az olivin (gránát) növekedése a bazaltolvadékban (Kamchatka, Oroszország): 0,6 mm / nap.
További értékes információkat szolgáltat a mesterséges kristályok (milliméter / nap) szabályozott növekedése: gyémánt 1,6-3,2 mm / nap; apatit 6,5 mm / nap; korund 0,3-365 mm / nap; proustit 7 mm / nap; kvarc 0,06-40 mm / nap; zeolitok 0,0005-0,015 mm / nap. A kristályok növekedésében valahogy meghaladtuk a természet technológiáját, és valami másban nem tanulták meg utánozni. Mégis, csinál egy egyszerű számítás, akkor feltételezhetjük, hogy a növekedés a néhány természetes kvarckristályok, a közhiedelemmel ellentétben, folytatódhat a viszonylag rövid idő alatt - csak tíz év; Természetes gyémántok talán a Föld belsejében néhány nap alatt alakultak ki.