עמוק מתחת לגייזרים והמעיינות החמים של אגן ילוסטון
נמצא תא מגמה שנוצר על ידי נקודה חמה במעטפת כדור הארץ.
כשהמגמה נעה כלפי פני כדור הארץ,
היא מתגבשת ליצור סלע יסוד צעיר וחם.
החום מהסלעים האלה מניע מי תהום לפני השטח.
כשהמים מתקררים, יונים מצטברים כשכבה של גבישים מינרליים,
כולל גבישי קווארץ מצורן וחמצן,
פצלת מאשלגן, אלומיניום, צורן וחמצן,
גלנה מעופרת וגופרית.
להרבה מהגבישים האלה יש צורות יחודיות --
קחו לדוגמה את המפל של הקווארץ המחודד, או קוביות הגלנה.
אבל מה גורם להם לגדול בצורות האלו שוב ושוב?
חלק מהתשובה נמצא באטומים שלהם.
כל האטומים בגביש מסודרים בתבנית חוזרת ומאוד מסודרת.
התבנית הזו היא התכונה המגדירה של הגביש,
והיא לא מוגבלת למינרלים --
לחול, קרח, סוכר, שוקולד, קרמיקה, מתכות, DNA,
ואפילו כמה נוזלים יש מבנה גבישי.
כל סידור אטומי של מבנה גבישי
נופל לאחת משש משפחות שונות:
קוביתי, טטרגונלי, אורטוהומבי, מונוקליני, טריקליני ומשושה.
בהינתן תנאים מתאימים,
גבישים גדלים לצורות גאומטריות
שמשקפות את הסידור של האטומים שלהם.
קחו גלנה, שיש לה מבנה קובייתי שמורכב מאטומים של עופרת וגופרית.
האטומים הגדולים יחסית של העופרת
מסודרים בגריד תלת מימדי של 90 מעלות אחד מהשני,
בעוד אטומי הגופרית הקטנים יחסית מתאימים יפה ביניהם.
כשהגביש גדל, מיקומים כאלה מושכים אטומי גפרית,
בעוד העופרת נוטה להקשר למקומות כאלה.
לבסוף, הם ישלימו את הגריד של אטומים קשורים.
זה אומר שתבנית הגריד של 90 מעלות של מבנה גביש הגלנה
משתקפת בצורה הנראית של הגביש.
לקווארץ, בינתיים, יש מבנה גבישי משושה.
זה אומר שבמישור אחד האטומים שלו מסודרים במשושים.
בשלושה מימדים, המשושים האלה מורכבים מהרבה פירמידות תלת מימדיות קשורות
שעשויות מאטום צורן אחד וארבעה אטומי חמצן.
אז הצורה הידועה של גביש הקווארץ
היא עמוד בעל שש צלעות עם קצוות מחודדים.
בהתאם לתנאי הסביבה,
לרוב הגבישים יש פוטנציאל ליצור צורות גאומטריות מרובות.
לדוגמה, ליהלומים, שנוצרים עמוק בתוך מעטפת כדור הארץ,
יש מבנה גבישים קובייתי והם יכולים לגדול או לקוביות או לאוקטהדרונים.
הצורה אליה יהלום גדל
תלויה בתנאים בהם הוא גדל,
כולל לחץ, טמפרטורה, וסביבה כימית.
בעוד אנחנו לא יכולים לצפות ישירות בתנאי גדילה במעטפת,
ניסויים במעבדה הראו כמה עדויות
שיהלומים נוטים לגדול לקוביות בטמפרטורות נמוכות יותר
ואוקטהדרונים בטמפרטורטות גבוהות יותר.
כמויות זעירות של מים, צורן, גרמניום או מגנזיום
יכולים גם להשפיע על הצורה של היהלום.
ויהלומים לעולם לא גדלים באופן טבעי לצורות שנמצאות בתכשיטים --
היהלומים האלה נחתכו כדי להראות את הברק והשקיפות.
תנאים סביבתיים יכולים גם להשפיע אם גבישים נוצרים בכלל.
זכוכית נוצרת מחול קווארץ מותך,
אבל היא לא גבישית.
זה בגלל שזכוכית מתקררת יחסית מהר,
ולאטומים אין זמן לארגן את עצמם
למבנים מסודרים של גבישי קווארץ.
במקום, הסידור האקראי של האטומים בזכוכית המותכת
ננעל עם ההתקררות.
גבישים רבים לא יוצרים צורות גאומטריות
בגלל שהם גדלים קרוב מאד לגבישים אחרים.
סלעים כמו גרניט מלאים בגבישים,
אבל אף אחד לא בצורתו המוכרת.
כשמאגמה מתקררת ומתקשה,
הרבה מינרלים בתוכה מתגבשים באותו זמן ומהר מאוד נגמר להם המקום.
וגבישים מסויימים, כמו טורקיז,
לא גדלים לצורות גאומטריות מוגדרות ברוב התנאים הסביבתיים,
אפילו אם נותנים להם מספיק מקום.
לכל מבנה אטומי של גביש יש תכונות יחודיות,
ובעוד לתכונות האלו אולי אין השפעה על הצרכים הנפשיים של אנשים,
יש להם שימושים חזקים במדעי החומר והרפואה.