0:00:06.886,0:00:11.216
イエローストーン・カルデラの[br]間欠泉や温泉の地下深くには

0:00:11.216,0:00:16.184
マントル中のホットスポットにより作り出された[br]マグマ溜まりがあります

0:00:16.184,0:00:19.077
マグマが地表に向かって[br]移動するとき

0:00:19.077,0:00:23.337
結晶化して[br]新しく熱い火成岩となります

0:00:23.337,0:00:27.492
岩石の熱で地下水が[br]地表の方に押し出され

0:00:27.492,0:00:32.882
水が冷えると イオンが沈殿して[br]結晶になります

0:00:32.882,0:00:36.876
珪素と酸素からなる石英

0:00:36.876,0:00:41.886
カリウム アルミニウム [br]珪素 酸素からなる長石

0:00:41.886,0:00:45.126
鉛と硫黄からなる方鉛鉱など

0:00:45.126,0:00:47.736
これらの結晶の多くは[br]特徴的な形を持っています

0:00:47.736,0:00:52.856
尖った針山のような石英や[br]立方体を積み重ねたような方鉛鉱

0:00:52.856,0:00:57.321
でも なぜ繰り返し[br]このような形になるのでしょう？

0:00:57.321,0:01:00.013
その鍵は原子にあります

0:01:00.013,0:01:04.933
結晶の原子は整然と繰り返す[br]パターンに並んでいます

0:01:04.933,0:01:08.508
このパターンこそ[br]結晶の決定的な特徴であり

0:01:08.508,0:01:10.518
これは鉱物に限りません

0:01:10.518,0:01:15.758
砂 氷 砂糖 チョコレート [br]セラミックス 金属 DNA

0:01:15.758,0:01:19.679
さらには ある種の液体も[br]結晶構造を持ちます

0:01:19.679,0:01:22.459
結晶における[br]原子の並び方は

0:01:22.459,0:01:25.699
大きく６つに分けられます

0:01:25.699,0:01:32.319
立方晶系 正方晶系 直方晶系 [br]単斜晶系 三斜晶系 六方晶系です

0:01:32.319,0:01:34.359
適切な環境下であれば

0:01:34.359,0:01:37.009
結晶は原子の配列に応じた

0:01:37.009,0:01:39.699
幾何学的な形へと成長します

0:01:39.699,0:01:44.579
方鉛鉱の場合 立方晶系の構造を持ち [br]鉛と硫黄から構成されています

0:01:44.579,0:01:46.622
比較的大きな鉛原子は

0:01:46.622,0:01:50.932
互いが90度の角度で接する[br]３次元格子状に並びます

0:01:50.932,0:01:55.662
比較的小さな硫黄原子は[br]鉛の隙間にうまく納まります

0:01:55.662,0:02:00.174
結晶が成長するにつれ[br]これらの場所に硫黄原子が引き寄せられ

0:02:00.174,0:02:03.656
これらの場所に鉛原子が[br]結び付きます

0:02:03.656,0:02:07.096
そのようにして結合した原子が[br]格子を形作ります

0:02:07.096,0:02:11.236
90度の格子になった[br]方鉛鉱結晶の構造は

0:02:11.236,0:02:14.593
結晶の見た目の形にも[br]反映されています

0:02:14.593,0:02:17.973
一方で石英は六方晶系の[br]結晶構造を持っています

0:02:17.973,0:02:22.103
平面で見ると[br]六角形に並んでいます

0:02:22.103,0:02:27.564
立体的には この六角形はたくさんの[br]三角錐を敷き詰めてできたもので

0:02:27.564,0:02:31.794
各三角錐は１つの珪素原子と[br]４つの酸素原子からできています

0:02:31.794,0:02:34.171
石英に特徴的な形は

0:02:34.171,0:02:37.861
先端が尖った[br]六角柱です

0:02:39.571,0:02:41.691
環境条件に応じて

0:02:41.691,0:02:46.111
多くの結晶は複数の[br]幾何学的な形状を取り得ます

0:02:46.111,0:02:50.041
たとえばダイアモンドは[br]マントルの奥深くで形成されますが

0:02:50.041,0:02:56.261
立方晶系の結晶構造を持ち[br]立方体か八面体へと成長します

0:02:56.261,0:02:58.861
どちらの形になるかは

0:02:58.861,0:03:02.031
圧力 温度 化学的な環境[br]といった

0:03:02.031,0:03:05.451
成長する際の条件に[br]依存します

0:03:05.451,0:03:09.128
マントル内の成長条件を[br]直接観察はできませんが

0:03:09.128,0:03:11.868
実験室で得られた結果では

0:03:11.868,0:03:15.838
低温では立方体に

0:03:15.838,0:03:19.026
高温では八面体になる[br]傾向があります

0:03:19.026,0:03:23.496
微量の水 珪素 ゲルマニウム [br]マグネシウムの存在も

0:03:23.496,0:03:26.646
ダイアモンドの形に影響します

0:03:26.646,0:03:31.256
ダイアモンドが宝石店で見られるような形へと[br]自然に成長することはなく

0:03:31.256,0:03:36.474
あれは燦めきと透明度が出るよう[br]人為的にカットされたものです

0:03:36.474,0:03:41.621
環境条件によって結晶ができたり[br]できなかったりもします

0:03:41.621,0:03:44.126
ガラスは溶かした珪砂から[br]作られますが

0:03:44.126,0:03:45.686
結晶にはなっていません

0:03:45.686,0:03:48.706
ガラスは比較的急速に[br]冷やされるため

0:03:48.706,0:03:54.576
石英の整然とした結晶構造へと[br]原子が整列する暇がなく

0:03:54.576,0:03:58.346
溶けたガラス中の[br]原子が乱雑に並んだ状態が

0:03:58.346,0:04:00.906
そのまま固定化されて[br]しまうのです

0:04:00.906,0:04:03.816
多くの結晶は幾何学的な形を[br]形成しませんが

0:04:03.816,0:04:08.086
これは他の結晶と混在する中で[br]成長するためです

0:04:08.086,0:04:10.859
花崗岩のような岩石には[br]結晶がたくさん含まれますが

0:04:10.859,0:04:13.379
それと分かるような[br]形はしていません

0:04:13.379,0:04:15.539
マグマが冷えて固まるとき

0:04:15.539,0:04:21.249
様々な鉱物が同時に結晶化し[br]隙間がすぐに埋まってしまうのです

0:04:21.249,0:04:23.881
トルコ石のような結晶では

0:04:23.881,0:04:27.481
たとえ十分な空間があっても[br]ほとんどの環境条件下で

0:04:27.481,0:04:31.014
それと分かるような[br]幾何学的形状には成長しません

0:04:31.014,0:04:34.204
それぞれの結晶の構造には[br]独特な性質があり

0:04:34.204,0:04:39.134
人間の感性に訴えるような[br]ものではなくとも

0:04:39.134,0:04:44.464
材料科学や医学で[br]役立っているのです