Mélyen, a Yellowstone kaldera gejzírei és termálvízforrásai alatt
egy, a Föld köpenyében kialakult magmakamra fekszik.
Ahogy a magma megindul a felszín felé,
kristályosodni kezd, s így fiatal, forró vulkáni kőzetek jönnek létre.
Az ezen kőzetekből felszabaduló hő a felszín felé tereli a talajvizet.
A víz hűlésével az ionok ásványkristályok formájában kicsapódnak,
például szilícium- és oxigénionokból a kvarckristály,
kálium-, alumínium, szilícium- és oxigénionokból a földpát,
valamint ólom- és kénionokból a galenit.
Sok kristálynak egyedi a formája,
mint ez a halom csúcsos kvarckristály vagy mint ez a kupac galenitkristály.
De mitől nőnek a kristályok újra és újra ezekbe a formákba?
A válasz részben az atomjaikban keresendő.
A kristályok atomjai rendezett, ismétlődő mintát alkotnak.
Ez a minta meghatározó tulajdonsága a kristályoknak,
ám ez nem csak az ásványokra jellemző:
homok, jég, cukor, csokoládé, kerámia, fémek, DNS
és még egyes folyadékok is rendelkeznek kristályszerkezettel.
Minden kristályos anyag atomjainak elrendezése
a hat osztály egyikébe sorolható:
szabályos, tetragonális, rombos, monoklin, triklin és hexagonális.
Megfelelő körülmények között
a kristályok geometrikus formákban nőnek,
amik atomjaik elrendeződését tükrözik.
Például a galenit ólom- és kénatomjai kocka alakban helyezkednek el.
A viszonylag nagy ólomatomok három dimenzióban,
egymáshoz képest 90 fokba rendeződnek,
míg a viszonylag kicsi kénatomok épp közéjük illenek.
Ahogy a kristály nő, ezek a helyek vonzzák a kénatomokat,
míg az ólomatomok ide alakítanak ki kötéseket.
Idővel az egymáshoz kötődő atomok rácsot alkotnak.
Tehát a galenit 90 fokos kristályrácsmintája
megmutatkozik a kristály látható formájában is.
Ezzel szemben a kvarc hexagonális rendszerben kristályosodik.
Ez annyit tesz, hogy egy síkban az atomjai hexagonális formába rendeződnek.
Három dimenzióban ezek a hexagonok számos egymáshoz kapcsolódó,
egy szilícium- és négy oxigénatom alkotta piramisból állnak.
Így a kvarckristály tipikus formája
a hatoldalú, csúcsos oszlop.
A környezeti feltételektől függően
a legtöbb kristály többféle geometriai formát is ölthet.
Például a gyémántok, amelyek mélyen a Föld köpenyében képződnek,
szabályos rendszerben kristályosodnak, s kocka vagy oktaéder formát öltenek.
Hogy egy gyémánt végül milyen alakúra nő,
az az őt körülvevő közeg körülményeitől függ,
beleértve a nyomást, a hőmérsékletet és a közeg vegyi összetételét.
Ugyan a köpenyben nem tudjuk e növekedést közvetlenül megfigyelni,
laboratóriumban végzett kísérletek arra utalnak,
hogy a gyémántok hajlamosak alacsonyabb hőmérsékleten kocka formájúra,
míg magasabb hőmérsékleten oktaéder formájúra nőni.
Nyomelemnyi mennyiségű víz, szilícium, germánium vagy magnézium
szintén hatással lehet a kialakuló gyémánt formájára.
És a gyémántok soha nem nőnek az ékszerekben található formákra.
Azokat a gyémántokat megcsiszolták, hogy kiemeljék a ragyogást és tisztaságot.
Környezeti tényezők azt is befolyásolják, hogy egyáltalán létrejönnek-e kristályok.
Az üveg olvasztott kvarchomokból készül,
mégsem kristályos anyag.
Ennek az üveg viszonylag gyors lehűlése az oka,
mert az atomoknak nincs elég idejük pozícióikat felvenni
a kvarc kristályrendszerében.
Ehelyett az olvadt üvegben az atomok véletlenszerű pozíciója
válik véglegessé a lehűlés során.
Sok kristály nem alkot geometriai formákat,
mert túl közel növekszik más kristályokhoz.
Vannak kőzetek, mint a gránit, amik tele vannak kristályokkal,
mégsem rendelkeznek felismerhető formákkal.
Ahogy a magma hűl és megszilárdul,
sok ásvány kristályosodik ki egyidejűleg, s kifogynak a rendelkezésre álló helyből.
Egyes kristályok, mint a türkiz pedig
a legtöbb környezeti feltétel meglétekor sem nő felismerhető geometriai formákba,
még akkor sem, ha a kellő tér rendelkezésre áll.
A kristályok atomszerkezete egyedi tulajdonságokkal bír.
Ezen tulajdonságok ugyan nincsenek hatással az emberi érzelmekre,
de alkalmazásuk komoly jelentőséggel bír az anyag- és orvostudomány területén.