title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Морфология кристаллов минералов. Кристаллические индивиды

Морфология кристаллов минералов. Кристаллические индивиды

Внешняя форма кристаллов детально рассматривается в курсах кристаллографии и изучается минералогией лишь как важное диагностическое свойство, так как каждому минералу присущи те или иные внешние ограничения. Кроме того, на основании тончайших морфологических деталей представляется возможным делать выводы, касающиеся природных процессов минералообразования. Выявление связи, которая существует между формой минералов и условиями образования, является важной задачей, поставленной перед минералогией практикой геологоразведочного дела.
Сравнение внешнего ограничения с тонкой атомной кристаллической структурой дает возможность расшифровать вопрос о связи внутреннего строения и внешней формы минерала. Как известно, форма кристалла определяется его структурой и влиянием окружающей среды. Геометрическая сторона морфологии кристаллов базируется на законе Бравэ. Сущность этого закона такова: при образовании кристаллов развитие и частота появления тех или иных форм зависят от густоты расположения элементарных частиц (атомов, ионов) на их гранях (ретикулярная плотность). Чем гуще покрыты частицами грани, тем они важнее, т. е. чаще встречаются на кристаллах.
Статистическая проверка закона Бравэ показала, что у отдельных минералов проявляется четко выраженная тенденция повторения определенных форм. Некоторые формы проявляются на всех кристаллах данного минерала, хотя и в разной степени развития. Естественно поэтому, что такие формы являются важными для характеристики того или иного минерала. Однако иногда наблюдаются редкие случаи несоответствия реальных форм кристаллов закону Бравэ. X. Доннэй и Д. Харкер, учитывая симметрию структуры, расширили закон Бравэ, предложив следующую его формулировку: «Морфологическая зависимость граней обратно пропорциональна площадям элементарных параллелограммов соответствующих сеток кубической нецентрированной решетки при условии отсутствия винтовых осей и плоскостей скользящего отражения, перпендикулярных этим сеткам». В центрированных решетках и при наличии винтовых осей и плоскостей скользящего отражения изменяется значение ретикулярных плоскостей и соответственно меняется порядок важности граней, выводимый только из типа трансляционной решетки.


Большое влияние на морфологию кристаллов оказывают также направления (векторы) наиболее интенсивных сил связей в структуре. Все кристаллические грани в зависимости от их расположения относительно этих век-торов делятся на три типа: а) плоские — грани, параллельные, по меньшей мере, двум векторам; б) ступенчатые — грани, параллельные только одному вектору и в) неровные — грани, непараллельные ни одному из векторов. Морфологически наиболее важными являются грани первого типа.
В основе учения о морфологии кристаллов лежит понятие о простой форме, представляющей совокупность граней, связанных менаду собой элементами симметрии. Минимум граней на кристалле, образующих замкнутый кристаллический многогранник, определяется понятием габитус.

Среди минералов наиболее распространены кристаллы, принадлежащие к ромбической и моноклинной сингониям.
Для реальных кристаллов минералов можно выделить следующие главнейшие типы габитусов, т. е. группы кристаллов минералов, которые отличаются друг от друга главнейшей присутствующей формой или комбинацией форм:
1) призматический и призмообразный габитус,
2) пинакоидальный,
3) бипирамидальный и бипирамидообразный (октаэдрический в кристаллах кубической сингонии),
4) ромбоэдрический и ромбоэдрообразный габитус (гексаэдрический в кристаллах кубической сингонии).
5) тетраэдрический и тетраэдрообразный,
6) скаленоэдрический и скаленоэдрообразный,
7) пирамидальный и пирамидообразный,
8) трапецоэдрический и трапецоэдрообразный (на природных кристаллах встречен не был),
9) смешанный или комбинированный.
Также встречаются пентагондодекаэдрические и ромбододекаэдрические габитусы, характерные для кристаллов кубической сингонии.


Названия габитусов с окончанием «образный» относятся к кристаллам, внешне похожим на данную форму. Например, на рис. 33 изображен кристалл азурита (Cu2Cu(OH)JCO3]2) ромбоэдрообразного габитуса (внешне похож на ромбоэдрический), хотя на кристалле присутствуют только грани пинакоида и призмы.
Кроме симметрии кристаллов, на их форме сказываются также условия, в которых происходит развитие кристаллов. При идеальных условиях роста одинаково развиваются все грани кристалла в соответствии с его внутренним строением. В природе чаще встречаются искаженные формы. Однако, как показал И.И. Шафрановский, такие искажения подчиняются определенным закономерностям и являются отпечатком симметрии кристаллообразующей среды. Согласно универсальному принципу Кюри, внешняя симметрия реальных кристаллических тел будет сохранять только те элементы истинной симметрии кристалла, которые совпадают с подобными элементами симметрии среды. Поэтому учет внешней симметрии кристалла и связанных с ней ложных форм дает понятие о симметрии питающей среды.
Морфология кристаллов минералов. Кристаллические индивиды

Как показали В.И. Михеев и И.И. Шафрановский, одна и та же структура ведет себя динамически в различных физико-химических средах. При этом основным отличием габитусных граней минералов, образовавшихся в различных условиях, является качественное строение соответствующих плоских сеток. В одних случаях эти сетки сложены разноименными ионами (например, грани куба каменной соли, ромбододекаэдра сфалерита), в других — наблюдается чередование плоских сеток, сложенных либо катионами, либо анионами (октаэдр каменной соли, тетраэдр сфалерита). В условиях, когда нет сильного взаимодействия между средой и частицами, входящими в состав кристалла, значимость граней в основном определяется структурногеометрическими факторами. Наиболее развитыми в таком случае будут грани, параллельные плоским сеткам, сложенным разноименными ионами. В тех средах, где имеет место сильное взаимодействие между ионами одного сорта, развиваются грани, отвечающие наиболее плотным сеткам, сложенным одноименными ионами.
Существенное значение в изменении форм кристалла имеют пересыщение (переохлаждение) раствора (расплава), химические и механические примеси, температура и давление, вязкость среды и т. д.
В результате различной скорости роста кристалла минерала в различных направлениях, причины которой рассмотрены выше, кристаллы минералов могут быть или вытянутыми, или сплюснутыми, или, в отдельных случаях, равномерно развитыми. В отличие от габитуса общий вид кристалла минерала принято называть обликом.

Облик характеризует развитие индивидов по трем взаимно перпендикулярным направлениям (с, b, с), по отношению к которым выделяют три типа (рис. 34): 1) а = b = с— изометрический облик (кристалл минерала развивается в разных направлениях более или менее одинаково); 2) a = b < с — удлиненный (кристалл минерала развивается в одном направлении); 3) а = b > с — уплощенный облик (кристалл минерала развивается преимущественно в направлениях, лежащих в одной плоскости). Разновидности изометрического облика — зернистый, а удлиненного — столбчатый, шестоватый, игольчатый, волокнистый и др. Разновидности уплощенного облика — таблитчатый, пластинчатый, листоватый, чешуйчатый и др. Для каждого минерала наиболее характерен какой-либо один тип облика. Однако часто мы встречаемся с такими явлениями, когда один и тот же минерал приобретает все три облика (рис. 35).
Кроме отмеченных основных типов облика минералов, выделяют облики: боченковидный, топоровидный, клиновидный и т. д. (рис. 36).


Наблюдения над изменчивостью облика минералов и сравнение его с элементарной ячейкой показали, что в подавляющем большинстве отсутствует однозначная связь между относительными размерами индивидов и их элементарной ячейкой. Такое расхождение является результатом влияния на облик многообразия условий минералообразования. Важная роль принадлежит степени различия подвижности минералообразующих элементов. Одновременно с ростом кристаллов минералов происходит растворение их вершин, ребер и граней, усложняющих форму кристаллов и приводящих к образованию вершинных, реберных и гранных форм, изученных И.И. Шафрановским. На природных кристаллах они проявляются в виде наростаний, углублений, штриховок, скелетных форм и т. д. На рис. 37 изображен октаэдрический кристалл флюорита (CaF2), на вершины которого наросли ромбододекаэдрические кристаллы в виде пространственного вершинного куба. В качестве примера реберных форм можно привести кристалл родохрозита (Мn[СO3]), по ребрам ромбоэдра которого нарастает доломит (рис. 38), образуя две реберные формы. На рис. 39 представлена гранная разновидность октаэдра на кристалле алмаза, проявляющаяся в виде желобков на ребрах октаэдра. Выражением вершинных, реберных и гранных форм являются скелетные образования (рис. 40), возникающие в результате неравномерного питания растущего кристалла; ускоренный рост происходит по ребрам и вершинам, а грани отстают в своем развитии. Скелеты являются монокристальными образованиями и при определенных условиях могут превратиться в выпуклые многогранники.


Сравнение габитуса и облика показывает, что габитус является результатом симметрии, которая присуща тому или иному кристаллу минерала, а облик — результатом условий роста.
Если габитусов может быть много (соответственно количеству простых -форм), то обликов существует только три. Кроме того, термин «габитус» применяется только для идиоморфных (от греч. идиос — свой, собственный и морфэ — форма), хорошо образованных кристаллов, а термин «облик» — ко всем кристаллическим индивидам.
Размер кристаллов. Кристаллы минералов имеют самые разнообразные размеры — от гигантских (рис. 41) до трудно различимых даже под микроскопом (рис. 42). По размерам все кристаллы, кроме гигантских, удобнее делить на три группы: 1) крупные — свыше 10 мм, 2) средние — от 10 до 1 мм и 3) мелкие — меньше 1 мм. Размеры кристаллов-гигантов некоторых минералов приведены в табл. 19.


Штриховатость. Грани кристаллов часто не совсем ровные, а покрыты бороздами или штрихами. Для ряда минералов штриховатость является важным диагностическим свойством. У одних минералов она наблюдается в виде параллельных штрихов, у других штрихи пересекаются под определенными углами. Так, на гранях призмы кристаллов кварца наблюдается поперечная штриховка, а на гранях призмы турмалинов и бериллов — вертикальная и т. д. Главнейшие типы штриховатости приведены на рис. 43.
По своему происхождению штриховатость может быть комбинационной, обусловленной многократным повторением наросших узких вицинальных граней (алмаз, турмалин и др.), и двойниковой, являющейся результатом двойникового сложения минералов, особенно при образовании полисинтетических двойников (сфалерит, халькопирит, плагиоклазы и др.).

Более распространенной является комбинационная штриховка, которую иногда называют ребристостью благодаря ступенчатому чередованию узких полосок различных граней. Ступенчатость может быть односторонней, двусторонней и многосторонней. Так, на гранях призмы кристаллов кварца ступени спускаются в одном направлении — от основания к головке, а на некоторых кристаллах берилла она оказывается двусторонней, мельчайшие ступеньки роста спускаются от двух противоположных ребер внутрь грани, обусловливая ее вогнутость. Штриховатость, вызванная ступенчатым нарастанием граней, как это показал В.И. Вернадский, зависит от концентрации раствора, вследствие чего одна и та же плоскость может быть покрыта штрихами или свободна от них.

title-icon Подобные новости