Daha önce binlerce yıl sürdüğü düşünülen şeyi değiştirerek, Teksas’taki Rice Üniversitesi’nden bilim adamları, aksi takdirde ince cevherlerin oluşumunun yalnızca birkaç dakika alabileceğini söyleyerek kanıtladılar!
Derin ders çalışma 3 yılı aşkın bir süreye yayılan ve 50 yıl boyunca tarihe geçen veriler, bu özenli araştırma ekibin “kimyasal profilleri kristal büyüme oranlarına” dönüştürebilen matematiksel bir model geliştirmesine izin verdi.
Yazar Patrick Phelps’e göre ders çalışma, “Bu, Dünya’nın lityumu belirli yerlerde ve minerallerde nasıl yoğunlaştırdığını anlamaya yönelik bir adımdır. Pegmatit büyüme oranlarının temellerini anlayabilirsek, bu, nasıl ve nerede oluştuklarının tüm resmini anlama yönünde bir adımdır. “
Pegmatitler
Pegmatitler genellikle lav kristalleşmesinin son aşamalarında volkanik faaliyetlerde oluşur. Bu kayalar, genellikle 1 cm’den büyük bir boyuta sahip gömülü birbirine kenetlenen kristallerle yeraltında oluşturulur.
Zümrüt, zirkon, granat, topaz ve diğerleri gibi değerli taşlar, damar benzeri bir oluşumu olan pegmatitlerde oluşur. Bu pegmatitler yalnızca daha büyük kristal minerallerden değil, aynı zamanda niyobyum, tantal ve lityumdan sonra en çok arananlar gibi nadir elementlerden de oluşur.
Pegmatitlerin içindeki kristallerin boyut oluşumu birkaç milimetreden birkaç fit’e kadar değişebilir. Yaklaşık 37 ton ağırlığındaki 42 fitlik spodümen kristali, Güney Dakota’daki ünlü Etta madeninden çıkarılan en büyük kristallerden biriydi!
Jeologlar Cin-Ty Lee, büyük kristallerin nasıl oluştuğunu açıklarken, “Magmatik minerallerde kristal boyutu geleneksel olarak soğuma süresiyle bağlantılıdır. Fikir, büyük kristallerin büyümesinin zaman almasıdır. Örneğin püsküren lavlardaki kayaçlar gibi hızla soğuyan magma, mikroskobik kristaller içerir. Ancak aynı magma, on binlerce yıl içinde soğutulursa, santimetre boyutunda kristallere sahip olabilir. “
Norm, pegmatitlerin çok hızlı soğumasıdır. Ama aynı zamanda bulunabilecek en büyük kristallerden bazılarına da sahipler!
Ve bu nasıl mümkün olabilir?
Burası yeni ders çalışma cevaplar getiriyor. Ekibe göre, bu pegmatitler dünyanın içinde oluştuğunda daha yüksek su içeriğine sahip kalıyor.
“Sonunda, o kadar çok su artığı elde edersiniz ki, erimenin hakim olduğu bir sıvıdan çok su ağırlıklı bir sıvı haline gelir. Bu sulu karışımdaki artık elementler artık çok daha hızlı hareket edebilir. Kimyasal difüzyon hızları sıvılarda çok daha hızlıdır ve sıvılar daha hızlı akma eğilimindedir. Böylece bir kristal oluşmaya başladığında, elementler ona daha hızlı ulaşabilir, bu da daha hızlı büyüyebileceği anlamına gelir ”diye açıklıyor Phelps.
Pegmatitlerin içinde kristaller nasıl oluşur?
Kristaller özel olarak düzenlenmiş atomlardır. Enerji seviyeleri ve kimyasal özellikler doğru olduğunda, doğal olarak düzenli kalıplarına girerler. Ve yeryüzünde oluşumları sırasında meydana gelen pegmatitlerdeki çatlaklara sızma eğilimindedirler.
Sonra, çatlaklar açılırken meydana gelen dramatik basınç düşüşü, sıvının bunlara hücum etmesine yardımcı olur. Sıvı halde stabilize edilmek için elementler kristalize olur.
Ekip, bu kristallerin büyüme oranını kesin olarak bilmek için iki yeni yöntem kullandı, yani katolüminesans mikroskobu ve kütle spektrometresi ile lazer ablasyon.
Büyüme oranını değiştiren 3 ana değişken vardı. “Bir şeylerin içeri girme olasılığı var. Bu, bölme katsayısıdır. Kristalin ne kadar hızlı büyüdüğü, büyüme hızı var. Ve bir de difüzivite var, bu yüzden elemental besinler kristale ne kadar çabuk getiriliyor ”diye açıklıyor Phelps.
Akıllara durgunluk veren gözlemleri
Ana varsayımlarından biri, Pegmatitlerin daha büyük kristaller oluşturmak için hızla büyümeleri gerektiğiydi, çünkü ömürleri daha kısa. Ancak sonuçlar geldiğinde inanamadılar çünkü büyüme oranı beklediklerinden birkaç kat daha düşüktü!
“Yarım inç genişliğinde ve bir inçten uzun kristalleri inceledik. Bunların birkaç saat içinde büyüdüğünü gösterdik ve fiziğin bir metre veya daha fazla uzunluğa sahip daha büyük kristallerde farklı olacağını önerecek hiçbir şey yok. Bulduğumuz şeye dayanarak, bunun gibi daha büyük kristaller birkaç gün içinde büyüyebilir ”diyor Phelps.
Araştırma dergide yayınlandı, Doğa İletişimi.