Jak rostou krystaly: 5 způsobů, jak vznikají minerály v přírodě

Krystal roste tak, že se atomy nebo ionty z okolí pravidelně přidávají k jeho povrchu a prodlužují krystalovou mřížku. V přírodě se to děje pěti hlavními způsoby: chladnutím taveniny, vylučováním z vodných roztoků, z par a plynů, odpařováním vody a přeměnou v pevné hornině. Velikost krystalů závisí hlavně na tom, kolik vznikne zárodků a jak stálý je přísun látek: málo zárodků a stálé podmínky dávají velké a dokonalé krystaly. Tvar krystalu je přitom vnějším obrazem jeho vnitřní stavby.

Pět způsobů, jak rostou krystaly, náhled naučného videa — Pět způsobů, jak rostou krystaly, ukazuje i krátké video na Instagramu @slivaminerals.

Co se děje, když krystal roste

Růst začíná nukleací: v přesyceném roztoku nebo chladnoucí tavenině se náhodně spojí několik atomů do drobného zárodku. Pokud je zárodek dost velký, nerozpadne se a další atomy se na něj přidávají přesně podle pravidel krystalové mřížky. Různé plochy krystalu přitom rostou různou rychlostí. Plochy, které rostou nejpomaleji, nakonec zůstanou největší a určí tvar krystalu. Proto má fluorit obvykle tvar krychle, křemen šestibokého hranolu a granát dvanáctistěnu.

Krystal si zároveň „pamatuje“ svou historii. Když se během růstu změní složení roztoku nebo teplota, vznikne v krystalu barevná zóna nebo fantom, obrys dřívější fáze růstu. Takové zóny jsou dobře vidět u fluoritu nebo u melounového turmalínu.

5 způsobů, jak vznikají krystaly v přírodě

1. Z taveniny

Když chladne magma nebo láva, atomy se z chaotického pohybu v tavenině postupně skládají do krystalů. Rychlost chladnutí rozhoduje o velikosti zrn: žula, která chladla pomalu hluboko pod povrchem, má zrna dobře viditelná okem, čedič chladnoucí na povrchu je jemnozrnný a při velmi rychlém zchlazení vznikne sopečné sklo, například obsidián, bez krystalů.

2. Z vodných roztoků (horkých i chladných)

Horká voda v hloubce rozpouští minerální látky a puklinami je nese k povrchu. Jak se ochlazuje a klesá tlak, roztok se přesytí a na stěnách puklin a dutin začnou růst krystaly. Takto vznikají hydrotermální žíly s křemenem, fluoritem nebo kalcitem a krásné drúzy, skupiny krystalů narostlých na společné podložce. Krystaly rostou i z chladných roztoků blízko povrchu: tak vzniká kalcit v jeskyních nebo malachit a azurit v oxidačních zónách měděných ložisek.

3. Z par a plynů

Kolem sopečných průduchů (fumarol) unikají horké plyny. Při ochlazení se z nich přímo vylučují krystaly, typicky jasně žlutá síra.

4. Odpařováním

Když se v teplém klimatu odpařuje mořská nebo jezerní voda, roste koncentrace solí, až se začnou vylučovat krystaly halitu (kamenné soli) nebo sádrovce. Tak vznikla velká solná ložiska.

5. Přeměnou v pevné hornině

Krystaly mohou růst i bez taveniny a bez volného prostoru. Při metamorfóze, kdy se hornina dostane hluboko pod povrch k vyšší teplotě a tlaku, se atomy přeskupují v pevném stavu. Tak rostou například krystaly granátu ve svoru nebo v rule.

Pegmatity a dutiny: kde rostou největší krystaly

Nejkrásnější sběratelské krystaly často pocházejí z pegmatitů. Pegmatit vzniká ze zbytkové taveniny na konci tuhnutí žulového magmatu. Ta je bohatá na vodu a prvky jako bor, fluor, lithium nebo beryllium, a proto v ní mohou růst velké krystaly turmalínu, berylu, topazu nebo granátu. V dutinách pegmatitu, kterým sběratelé říkají kapsy, rostou krystaly volně do prostoru a mají dokonale vyvinuté plochy. Takové kusy pocházejí třeba z pegmatitů v okolí Skardu v Pákistánu, kde granáty a záhnědy narostly na bílém albitu.

Krystaly granátu v malé dutině bílého albitu ze Skardu v Pákistánu — Granáty, které vyrostly do malé dutiny v albitu, Skardu, Gilgit-Baltistán, Pákistán.

Na podobném principu vznikají geody: dutina v hornině, například bublina v lávě, se postupně vyplňuje roztoky a krystaly rostou od stěn dovnitř. Když se dutina vyplní jemnými vrstvičkami chalcedonu, vznikne achát.

Jak rostou krystaly v dutině, náhled naučného videa — Jak rostou krystaly v dutině, krátké video na Instagramu @slivaminerals.

Jak rychle krystaly rostou?

Rychlost růstu se liší o mnoho řádů. Krystaly soli nebo cukru z roztoku vyrostou za několik hodin až dní. V přírodě se doba růstu pohybuje od dnů po statisíce let. Velké krystaly v pegmatitech mohly podle výzkumů vyrůst překvapivě rychle, během dnů až let, protože tavenina bohatá na vodu a těkavé prvky dodávala látky velmi rychle. Naopak obří krystaly sádrovce v jeskyni Cueva de los Cristales v mexickém dole Naica, dlouhé přes deset metrů, rostly ve stálé teplé vodě extrémně pomalu a podle vědců jim růst trval statisíce let, možná až kolem milionu let.

Modré krychlové krystaly fluoritu s fialovými fantomy z dolu Yaogangxian — Drúza krychlových krystalů fluoritu s fantomy, důl Yaogangxian, Hunan, Čína, 60 × 51 × 30 mm. Fialové fantomy ukazují dřívější fáze růstu.

Jak si vypěstovat krystal doma

Růst krystalů z roztoku si můžete vyzkoušet sami, třeba s kamencem draselným nebo s kuchyňskou solí:

V horké vodě rozpusťte tolik kamence, kolik se rozpustí, a nechte trochu nerozpuštěného na dně. Vznikne nasycený roztok.
Roztok slijte do čisté sklenice a nechte ho volně vychladnout. Za den až dva se na dně objeví malé krystalky.
Nejhezčí krystalek přivažte na tenký vlasec, zavěste ho do čerstvého nasyceného roztoku vychladlého na pokojovou teplotu (teplý roztok by krystalek rozpustil) a sklenici přikryjte papírem proti prachu.
Nechte ji v klidu na místě se stálou teplotou. Krystal poroste dny až týdny. Čím pomaleji voda ubývá, tím je krystal pravidelnější.

Pokus dělejte s dohledem dospělého kvůli horké vodě, roztok neochutnávejte a nenechávejte ho v dosahu malých dětí.

Časté otázky o růstu krystalů

Proč mají krystaly rovné plochy?

Protože atomy uvnitř krystalu jsou uspořádané v pravidelné mřížce. Rovné plochy a stálé úhly mezi nimi jsou vnějším projevem tohoto vnitřního řádu.

Proč jsou některé krystaly velké a jiné malé?

Záleží hlavně na počtu zárodků a přísunu látek. Když vznikne málo zárodků a krystaly mají stálý přísun látek, rostou do velikosti. Když se roztok nebo tavenina rychle ochladí, vznikne mnoho drobných krystalků.