Minerali nastaju kada se atomi i joni u prirodnim uslovima povežu u uređenu čvrstu strukturu, a način na koji se to događa određuje njihov sastav, oblik i osobine. Neki kristali nastaju hlađenjem užarene magme, drugi se izdvajaju iz vode bogate rastvorenim materijama, dok pojedini nastaju kada visoka temperatura i pritisak promene već postojeće minerale duboko u Zemljinoj kori. Zato minerali iste vrste mogu imati različit izgled, dok različite vrste mogu biti veoma raznovrsne po boji, tvrdoći, gustini i obliku. Njihova građa je posledica uslova u kojima su nastajali, a ne samo materijala od kojih su sastavljeni.
Hemijski sastav određuje koja će vrsta minerala nastati
Mineral ima karakterističan hemijski sastav, odnosno određenu kombinaciju elemenata koji su povezani na specifičan način. Kvarc je, na primer, izgrađen od silicijuma i kiseonika, dok kalcit sadrži kalcijum, ugljenik i kiseonik. Različiti odnosi elemenata i način njihovog povezivanja stvaraju različite minerale sa drugačijim osobinama.
Atomi nisu nasumično raspoređeni u kristalu. Oni grade pravilnu unutrašnju strukturu čiji se obrazac ponavlja kroz materijal. Upravo ta struktura utiče na to kako mineral reaguje na udar, grebanje, zagrevanje ili prolazak svetlosti. Zbog toga hemijski sastav i unutrašnji raspored atoma zajedno određuju veliki deo njegovih fizičkih svojstava.
Sastav ipak može da varira u određenim granicama. U kristalnoj strukturi pojedini elementi mogu biti zamenjeni drugim elementima sličnih osobina, a da osnovna struktura ostane očuvana. Takve promene mogu uticati na boju, gustinu ili druge karakteristike minerala, zbog čega prirodni uzorci iste mineralne vrste nisu uvek potpuno identični.
Hlađenje magme može da stvori kristale različite veličine
Jedan od važnih načina nastanka minerala povezan je sa hlađenjem magme. Kada se rastopljena stenska masa hladi, čestice postepeno gube energiju i počinju da se organizuju u stabilnije strukture. Minerali ne nastaju svi istovremeno, već se različite supstance izdvajaju pod različitim uslovima temperature i pritiska.
Brzina hlađenja utiče na veličinu kristala. Ako se rastopljena masa hladi veoma sporo duboko ispod površine, čestice imaju više vremena da se organizuju, pa mogu nastati krupniji kristali. Kada se materijal brzo ohladi blizu površine, kristali često ostaju veoma sitni jer nema dovoljno vremena za njihov rast.
Sastav magme takođe određuje koje će se mineralne faze formirati. Magma bogata određenim elementima pogoduje stvaranju jednih minerala, dok drugačiji hemijski sastav daje drugačiju kombinaciju kristala. Zbog toga se u različitim stenama mogu pronaći različite mineralne zajednice.
Minerali mogu nastati i iz vode koja isparava ili se hladi
Voda može da prenosi rastvorene materije kroz stene i podzemne pukotine. Kada se temperatura, pritisak ili hemijski uslovi promene, deo tih materija može početi da se izdvaja iz rastvora. Kristali tada rastu oko odgovarajućih površina i postepeno stvaraju mineralne naslage.
Sličan proces može se videti kada voda isparava. Ako u vodi ima mnogo rastvorenih minerala, smanjivanje količine vode povećava koncentraciju tih materija. Kada rastvor više ne može da ih zadrži, one počinju da se talože i grade čvrste kristalne strukture. Tako mogu nastati mineralne naslage različitih oblika i debljina.
Brzina procesa utiče i na izgled kristala. U uslovima u kojima materijala ima dovoljno i rast je spor, kristali mogu razviti jasnije geometrijske površine. Ako se uslovi brzo menjaju ili je prostor ograničen, kristali mogu ostati sitni, međusobno srasli ili nepravilnog spoljašnjeg oblika.
Pritisak i temperatura mogu promeniti već postojeće minerale
Minerali nisu zauvek zaključani u uslovima u kojima su nastali. Ako se stena nađe dublje u Zemljinoj kori, temperatura i pritisak mogu znatno porasti. Postojeće mineralne strukture tada mogu postati nestabilne i preurediti se u druge strukture koje bolje odgovaraju novim uslovima.
Takve promene mogu nastati bez potpunog topljenja stene. Atomi se pomeraju i ponovo raspoređuju, dok se čvrsta masa i dalje nalazi u stenskom okruženju. Rezultat može biti novi mineralni sastav ili promenjena unutrašnja struktura, što je karakteristično za metamorfne procese.
Važno je da isti hemijski elementi ne moraju uvek dati isti mineral. Ako se njihov raspored u kristalu promeni zbog drugačijih uslova, mogu nastati materijali sa novim svojstvima. Zato temperatura i pritisak imaju veliku ulogu u raznovrsnosti minerala koju nalazimo u Zemljinoj kori.
Oblik kristala otkriva kako je mineral rastao
Kada kristal ima dovoljno prostora i vremena, njegova spoljašnja forma može pratiti pravilnost unutrašnje strukture. Zbog toga neki minerali imaju karakteristične ravne površine, uglove i geometrijske oblike. Ti oblici nisu slučajni, već predstavljaju spoljašnji izraz načina na koji su atomi organizovani unutar kristala.
Ipak, mineral u prirodi često nema savršen kristalni oblik. Može rasti između drugih kristala, uz zid pukotine ili u prostoru koji ograničava njegovo širenje. Tada se njegove prirodne površine mogu razviti samo na delu kristala, dok ostatak ostaje prilagođen okolnom materijalu. Različiti oblici i sastavi minerala zato nastaju kroz kombinaciju hemije, temperature, pritiska, vode, prostora i vremena. Kada se ti uslovi promene, menja se i način na koji materijal može da se kristališe ili preobrazi. Upravo zato duboko ispod površine ne nastaje jedna jedina vrsta kristala, već ogromna raznovrsnost mineralnih struktura koje kasnije postaju deo stena i drugih geoloških formacija.
