Kőzetek: a bolygónk szilárd anyagának kémiailag heterogén, többfelé megtalálható, nagy kiterjedésű ásványtömegei, vagy ásványtársulásai. Képződésük szerint lehetnek üledékes, magmás és metamorf kőzetek.
Ásványok: olyan, a Föld belsejében és a földön kívüli objektumokban előforduló, természetes eredetű, szilárd, szervetlen anyagok, amelyek összetétele és szabályos, rendezett szerkezete egyaránt viszonylag állandó. Az ásványokat tanulmányozó tudomány az ásványtan (mineralógia).
Kristályok: olyan ásványok, amelyek legtöbbször egyetlen kémiai elemből épülnek fel vagy egymáshoz kapcsolódó elemek keverékei. Többségük szimmetrikus, vagyis pontos szögek által határolt geometriai mintázatot követnek, kristályszerkezetük pedig atomjaik elrendezését tükrözik vissza.
Ásványok, kristályok keletkezése:
Több, mint 5 milliárd évvel ezelőtt Galaxisunkban bekövetkezett egy ún. ősrobbanás, ennek következtében alakult ki a ma ismert Naprendszerünk is. A Föld is eleinte csak egy vörösen izzó kőzetóceán volt. Majd fokozatosan hűlni kezdett, külseje megkérgesedett, megszilárdult, míg a belsejében lévő magma ma is forr. Ebben az időszakban keletkeztek az első kristályok is.
Nem véletlen tehát, hogy ennyire vonzódunk ezekhez a kőzetekhez, hiszen oly régiek, a letűnt korokat idézik fel bennünk. A legrégebbiek akár 4 milliárd évesek is lehetnek.
Földünket nem véletlenül nevezzük "élő bolygónak". Itt nem csak a felszínen kialakult élővilágról beszélek. Sokkal inkább a felszín alatt évmilliárdok óta és ma is zajló kémiai és fizikai folyamatokra gondolok. A Föld kéregrétege folyamatosan mozog, széttöredezik, repedések , üregek jönnek létre. A friss hasadékokban kémiai elemekben gazdag anyag áramlik. Egyszer csak minden szükséges összetevő rendelkezésre áll ahhoz, hogy a kristály megformálódjon: az elemek csapdába esnek egy nagy nyomású üregben, s az ásványnak elegendő ideje van a növekedéshez. Kristály tehát akkor keletkezik, amikor a megfelelő tényezők - kémiai elemek, hő, nyomás, idő és hely - épp a megfelelő arányban találkoznak. Kövünk akkor fogan meg, amikor a folyékony magma megszilárdul vagy az oldatban megkezdődik a kristályosodás vagy amikor a gáz halmazállapotú anyag összesűrűsödik. Az, hogy pontosan milyen kristály jön létre, az a folyamatban részt vevő kémiai elemek összetételétől, továbbá az időtől, hőmérséklettől és nyomástól függ.
A kőzetek - így a kristályok - keletkezésének is három módja ismert:
- magmás kőzetek: a Föld méhében képződnek, ott, ahol a vörösen izzó magma kihűlőben van. Két eset lehetséges: a magma meghűlhet a földfelszín alatt vagy vulkánkitörés következtében a felszínen szilárdul meg. A lassan lehűlő magmás kőzetek nagyobb szemcsékből állnak, mivel az egyes szemcsék növekedéséhez több idő áll rendelkezésre. A gyorsan hűlő kőzeteknek apróbb szemcséik azonban kifinomultabb megjelenést kölcsönöznek.
- metamorf kőzetek: akkor jönnek létre, amikor a földkéreg mozgásban van és egyes kristályok rendkívül intenzív nyomás alá vagy magas hőmérsékleti viszonyok közé kerülnek. Egy részük hő vagy a hasadékokon átpréselődő magmával való közvetlen érintkezés hatására egyszerűen elolvad. Néha egy ásvány anélkül alakul át egy másik fajta ásvánnyá, hogy előzőleg megolvadna: a hő és a nyomás megváltozása miatt kémiai összetétele módosul vagy olyan anyagokkal kerül kapcsolatba, amelyek áthaladnak a kőzeteken. Sokszor olyan ásványokkal cemetálódik vagy nő össze, amelyek ugyanakkor ugyanazon a helyen vannak.
- üledékes kőzetek: alacsony hőmérsékleten kristályosodnak ki az üledékrétegből. Általában az üledéket magmás kőzet alkotja, amely a folyóvíz sodrásában simára kopott. Lassanként a folyók lerakják a terhüket, amely belemosódik a tavakba, tengerekbe és óceánokba. Idővel ez az üledék rétegeket képez és kőzetté szilárdul.
Földünkön az egyik leggyakoribb kristály a kvarckristály, melyet a földkéreg két legközönségesebb eleme, a szilícium és oxigén alkotja. A legtöbb kvarckristály forró, gőzölgő, túltelített szilícium-dioxid (SiO2) oldatként kezdi pályafutását, amely a lehűlés következtében sűrűsödik. a szilícium-dioxid molekula hozzákötődik a gránitból vagy homokkőből álló. anyag- vagy alapkőzethez. Az idő múlásával egyre több atom kapcsolódik össze molekulává, majd több millió atom összekapcsolódásával létrejön egy meghatározott hálózat a kristályrács, így kezd el növekedni a kvarckristály, egyik réteg a másik után.
Kristályrendszerek: (kattints a képre a nagyobb mérethez!)
Az ásvány (kristály) meghatározásban használt fizikai és geometriai tulajdonságok:
- kristályalak és habitus: egy ásványt határolhatnak jól fejlett, szabad szemmel is könnyen azonosítható kristálylapok, de gyakoribbak a tömeges megjelenésű, finomszemcsés, szélsőséges esetben csak mikroszkóp alatt tanulmányozható kristályok.
- keménység: meghatározásában leggyakrabban a karcolási keménységet alkalmazó, Mohs-féle keménységi skála használatos, a legpuhább ásvány a talk, majd gipsz, kalcit, fluorit, apatit, földpát, kvarc, topáz, korund és végül a gyémánt.
- szín: a különféle ásványfajok a látható fény különböző hullámhosszúságú részeit nyelik el, vagy verik vissza, így jellegzetes színben pompáznak. Bizonyos ásványok különféle idegen szennyező ionokat vagy zárványokat tartalmazhatnak, melyek jellegzetes színt kölcsönözhetnek (például tigrisszem = kvarcváltozat, amiben finom-rostos, sárgászöld színű azbesztzárványok vannak, például achát szalagos színezettségű kalcedon). A szín lehet saját szín vagy porszín. Az átlátszatlan (opac) ásványok a visszavert fénytől, az átlátszóak az elnyelt fénytől függő színűek, míg a nem saját színűeknél gyakran előfordul, hogy a porszín egészen eltérő az ásvány saját színétől. Ilyen például a jellegzetes lila színű ametiszt,aminek porszíne fehér.
- fény: az ásványok a felületükre eső fényt különféle módon nyelik el, szórják vagy reflektálják. Ezen tulajdonság alapján megkülönböztethető matt, fém-, zsír-, selyem-, üveg-, vagy gyémántfényű ásvány.
- karc szín: a karcolással előállított finomszemcsés ásványtörmelék színe mázatlan porcelánon
- hasadás: ha mechanikai behatásra egy kristály meghatározott síkok, kristálylapok mentén válik részekre, akkor hasad. Minősége szerint lehet tökéletes (például csillámok), jó és rossz.
- törés: ha mechanikai hatásra az ásvány kristálytani irányoktól függetlenül megjelenő, egyenetlen felületek mentén válik részekre, akkor törik. Típusai például kagylós (például opál), egyenetlen, földes (például kaolinit), horgas törés (ércásványok) stb.
- sűrűség, fajsúly : a fajsúly a kristály súlyának a kristállyal azonos térfogatú víz súlyához viszonyított értéke. A nehezebb ásványoknak nagyobb a fajsúlya.
- optikai tulajdonságok: többnyire polarizációs mikroszkópban meghatározható tulajdonságok, többek között a többszínűség (pleokroizmus), az UV-fény hatására keletkező lumineszcens szín, a relatív törésmutató, a kettőstörés mértéke stb.
- egyéb tulajdonságok: mágnesesség, radioaktivitás, mechanikai deformáció
- piezoelektromosság: nyomó- vagy húzóerő hatására létrejövő potenciálkülönbség. Jellemzője, hogy elektromos áram hatására a folyamat ellenkezője zajlik, hosszméret-változás, váltóáram hatására periodikus.
- elektromos vezetőképesség: legtöbbször nagy mértékben anizotróp.
Legismertebb nemes kvarckristályok: hegyikristály, ametiszt, füstkvarc, citrin, rózsakvarc.
Zárványos kvarcok: kvarcmacskaszem, sólyomszem, tigrisszem, aranyos kvarc, rutilkvarc.
Vaskos kvarcok: kalcedon, karneol, krizopráz, heliotrop, achátok, szarukő, jáspis.
Kvarckőzet: aventurin.
