Deep beneath the geysers and hot springs of Yellowstone Caldera lies a magma chamber produced by a hot spot in the earth’s mantle. As the magma moves towards the Earth’s surface, it crystallizes to form young, hot igneous rocks. The heat from these rocks drives groundwater towards the surface. As the water cools, ions precipitate out as mineral crystals, including quartz crystals from silicon and oxygen, feldspar from potassium, aluminum, silicon, and oxygen, galena from lead and sulfur.
Profondément sous les geysers et les sources d'eau chaude de la Caldera de Yellowstone se trouve une chambre magmatique générée par un point chaud dans le manteau terrestre. Alors que le magma se déplace vers la surface de la Terre, il se cristallise pour former des roches ignées, jeunes et chaudes. La chaleur de ces roches amène l'eau souterraine à la surface. Pendant que l'eau se refroidit, les ions se précipitent en cristaux, dont des cristaux de quartz, du silicone et d'oxygène, de feldspath, du potassium, de l'aluminium, du silicone et d'oxygène,
Many of these crystals have signature shapes— take this cascade of pointed quartz, or this pile of galena cubes. But what causes them to grow into these shapes again and again?
de galène, du plomb et du sulfure. Beaucoup de cristaux ont leur propre forme. Prenons cette grappe de quartz pointé, ou cet amas de cubes de galène.
Part of the answer lies in their atoms. Every crystal’s atoms are arranged in a highly organized, repeating pattern. This pattern is the defining feature of a crystal, and isn’t restricted to minerals— sand, ice, sugar, chocolate, ceramics, metals, DNA, and even some liquids have crystalline structures.
Pourquoi se forment-ils toujours de la même façon ? Une partie de la réponse réside dans leurs atomes. Tous les atomes sont structurés de manière organisée et répétitive. Cette structure est la caractéristique essentielle d'un cristal, et ne se limite pas qu'aux minéraux - sable, glace, sucre, chocolat, céramique, métaux, ADN,
Each crystalline material’s atomic arrangement falls into one of six different families: cubic, tetragonal, orthorhombic, monoclinic, triclinic, and hexagonal. Given the appropriate conditions, crystals will grow into geometric shapes that reflect the arrangement of their atoms. Take galena, which has a cubic structure composed of lead and sulfur atoms. The relatively large lead atoms are arranged in a three-dimensional grid 90 degrees from one another, while the relatively small sulfur atoms fit neatly between them. As the crystal grows, locations like these attract sulfur atoms, while lead will tend to bond to these places. Eventually, they will complete the grid of bonded atoms. This means the 90 degree grid pattern of galena’s crystalline structure is reflected in the visible shape of the crystal.
et même quelques liquides possèdent des structures cristallines. Chaque arrangement atomique d'un matériau cristallin se classe dans un des six groupes suivants : cubique, tétragonal, orthorhombique, monoclinique, triclinique et hexagonal. Avec des conditions appropriées, les cristaux grandiront en une forme géométrique qui reflète l'arrangement de leurs atomes. La galène a une structure cubique composée d'atomes de sulfure et de plomb. Les atomes de plomb, plutôt volumineux, sont arrangés en une grille tridimensionnelle formée d'angles droits, alors que les atomes de sulfures, plus petits, se glissent entre eux. En grandissant, ces emplacements attirent les atomes de sulfure, alors que le plomb essaiera de combler ces espaces. Finalement, ils complèteront la maille d'atomes. Ça signifie que la structure cristalline aux angles droits de la galène
Quartz, meanwhile, has a hexagonal crystalline structure. This means that on one plane its atoms are arranged in hexagons. In three dimensions, these hexagons are composed of many interlocking pyramids made up of one silicon atom and four oxygen atoms. So the signature shape of a quartz crystal is a six-sided column with pointed tips.
se voit dans la forme finale du cristal. Le quartz, lui, à une structure cristalline hexagonale. Sur un plan, ses atomes sont arrangés en hexagones. En trois dimensions, ces hexagones sont composés de pyramides emboîtées constituées d'un atome de silicone et quatre atomes d'oxygène. La forme caractéristique d'un cristal de quartz
Depending on environmental conditions, most crystals have the potential to form multiple geometric shapes. For example, diamonds, which form deep in the Earth’s mantle, have a cubic crystalline structure and can grow into either cubes or octahedrons. Which shape a particular diamond grows into depends on the conditions where it grows, including pressure, temperature, and chemical environment. While we can’t directly observe growth conditions in the mantle, laboratory experiments have shown some evidence that diamonds tend to grow into cubes at lower temperatures and octahedrons at higher temperatures. Trace amounts of water, silicon, germanium, or magnesium might also influence a diamond’s shape. And diamonds never naturally grow into the shapes found in jewelry— those diamonds have been cut to showcase sparkle and clarity.
est donc une colonne à six faces à bouts pointus. Suivant les conditions environnementales, beaucoup de cristaux peuvent avoir de multiples formes géométriques. Par exemple, les diamants, qui se forment en profondeur dans le manteau terrestre, ont une structure cristalline cubique et peuvent grandir en cubes ou en octaèdres. La forme que les diamants prennent dépend des conditions où ils se trouvent, dont la pression, la température et l'environnement chimique. Alors qu'on ne peut directement observer ces conditions dans le manteau, des expériences en laboratoire ont prouvé que les diamants ont tendance à grandir en cubes à basse température et en octaèdres à haute température. Des quantités limitées d'eau, de silicone, de germanium ou de magnésium pourraient aussi influencer la forme d'un diamant. Les diamants n'ont pas naturellement la forme qu'on peut trouver en bijouterie-
Environmental conditions can also influence whether crystals form at all.
ces diamants ont été polis pour arborer brillance et clarté.
Glass is made of melted quartz sand, but it isn’t crystalline. That’s because glass cools relatively quickly, and the atoms do not have time to arrange themselves into the ordered structure of a quartz crystal. Instead, the random arrangement of the atoms in the melted glass is locked in upon cooling.
Les conditions environnementales peuvent aussi influencer la formation de cristaux. Le verre est fait de sable de quartz fondu mais n'est pas cristallin. C'est parce qu'il refroidit relativement vite, et les atomes n'ont pas le temps de s'arranger entre eux pour former la structure ordonnée d'un cristal de quartz. L'arrangement aléatoire des atomes dans le verre fondu
Many crystals don’t form geometric shapes because they grow in extremely close quarters with other crystals. Rocks like granite are full of crystals, but none have recognizable shapes. As magma cools and solidifies, many minerals within it crystallize at the same time and quickly run out of space. And certain crystals, like turquoise, don’t grow into any discernible geometric shape in most environmental conditions, even given adequate space.
est bloqué au moment du refroidissement. Beaucoup de cristaux ne forment pas de formes géométriques car ils grandissent dans la promiscuité. Les pierres comme le granite sont pleines de cristaux, mais aucun n'a une forme qui lui est propre. Lorsque le magma refroidit et se solidifie, beaucoup de minéraux se cristallisent en même temps et manquent d'espace. Et certains cristaux, comme la turquoise, grandissent de manière très aléatoire dans des conditions adéquates,
Every crystal’s atomic structure has unique properties, and while these properties may not have any bearing on human emotional needs, they do have powerful applications in materials science and medicine.
même avec un espace suffisant. Chaque structure atomique d'un cristal a des propriétés uniques, alors qu'elles n'ont aucune répercussion sur les besoins émotionnels de l'homme,