2.2 Поверхня мінерального індивіду
Мiнеральний iндивид має замкнену граничну поверхню із середовищем. Ця поверхня розширюється при рості індивіду і зменшується при його розчиненні.
Поверхня iндивіду є дефектом в кристалічній структурi, дефектом що вирізає із безмежної мережі атомів мінерал в його природному вигляді . У вакуумi ця поверхня є мiсцем виходу вiльних зв'язкiв кристалiчної структури. В земних умовах кристали ростуть в водному, газовому чи розплавному середовищi i тут вiльнi зв'язки компенсуються молекулами та іонами, що адсорбуються на поверхнi мiнералу. Поверхня мінералу є трьохмірною, тобто є шаром певної товщини, звичайно в межах 0,1-20 мкм з розвпорядкованою структурою та великою кількістю дислокацій (Жабин, 1979). Розподiл вiльних зв'язкiв на поверхнi мiнералу, ступiнь закриття їх адсорбованими молекулами та іонами і внутрішня будова поверхневого шару визначають багато важливих явищ - починаючи з росту кристалiв i закiнчуючи поведiнкою мiнералу в процесi переробки руди.
В природі мінеральний індивід контактує із флюїдом1 середовища та іншими індивідами агрегату.
Необхiдно роздiляти границi зерен, що виникли в сухих умовах (наприклад, при розпаді твердих розчинів), або з активною участю флюїдiв. У першому випадку границя носить дислокацiйний характер i є дуже тонкою, утворюючи структуру типу кристал-границя-кристал (К-Г-К). Природа поверхнi подiлу типу К-Г-К мiж iндивидами в агрегатi визначається взаємною просторовою орієнтацією їх кристалічних граток.структур.
Якщо ж агрегат формувався в флюїдному середовищi, то індивід має вільну поверхню, через яку взаємодіє із середовищем. На границi зерен знаходиться плівка флюїду, фрагменти якої прослідковується вздовж границі в вигляді флюїдних включень. В цьому випадку покрита поверхня мінералу покрита адсорбованими молекулами води. Мінерали безпосередньо не контактують. Їх розділяє дуже широка границя, що має будову: кристал-поверхня-включення-поверхня-кристал.
Згiдно iз ступiнню узгодженостi, взаємного розвороту структурних мереж сусiднiх зерен можна видiлити когерентнi, напiвкогерентнi i некогерентнi границi мiж iндивидами (рис. 2.1). Ступiнь некогерентностi, тобто взаємної розорiєнтацiї структурних мереж, може коливатись в широких межах.
Максимальна когерентність сусідніх індивідів спостерігається в двійниках та в випадку формування структур розпаду твердих розчинів.
Необхiдно вiдмiтити, що когерентнiсть повинна бути трьохмiрною. В рядi тичкуватих агрегатiв кальциту, флюориту, кварцу їх стовбчатi кристали орiєнтованi паралельно один одному по довгiй осi, границя не є когерентною, так як зерна розвернутi одне вiдносно одного в iнших напрямках.
Рис. 2.1. Iлюстрацiя понять "когерентна" (а), "напiвкогерентна" (б), "некогерентна" (i) поверхня подiлу мiж двома iндивидами ( за Патнис, Мак-Коннел, 1983)
Вздовж границі поділу двох індивидів ступінб когерентності може змінюватись. Саме ступiнь некогерентностi i є тим критерiєм, що дозволяє впевнено видiляти iндивиди в мономiнеральних агрегатах. Якщо розвернення структур сусiднiх зерен перевищує 1-2 градуси, то ми маємо справу iз iндивидами, якщо ж сусiднi блоки повернутi один по вiдношенню до другого кут вiд декiлькох мiнут до 1 градусу, то ми маємо справу iз частинами одного індивіду - субiндивидами. Поверхня подiлу мiж субiндивидами називається субграницею. Якщо границi індивідів є замкнутими поверхнями, то субграницi можуть роздiляти зерна тiльки iз однiєї або ж декiлькох сторiн. На виклиненнi субграницi зерна стають когерентними i зливаються. Така ситуацiя характерна для так званих блокових, мозаїчних індивідів (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Схематична будова мозаїчного індивіду (за Buerger, 1934 "Linearge structure of cristals". Zeitschrift fur Kristallographi …, 89, 196). Центральна частина індивіду має досконалу будову. Периферія складається із окремих ділянок досконалої будови, повернутих відносно один одного на невеликий кут. По видовженню цих ділянок можна прослідкувати поступовий перехід до "досконалого" ядра.
Когерентність границь досягає максимального ступеня в двійникових та епітаксіальних зростках мінеральних індивидів.
Важливим є співвідношення мінеральних індивідів та двійникових зростків. Часто двійники проростання та полісинтетичні можуть мати єдину кристаломорфну поверхню та близьку до когерентної границю між здвійникованими індивидами. Такими є бразільські та дофінейські двійники кварцу, полісинтетично здвійниковані зерна плагіоклазу, псевдооктаедри сфалериту. Необхідно пам’ятати, що в цьому випадку ми маємо справу із зростками двох або більше індивидів, індивідуальність яких проявляється в процесах епігенетичних змін, таких як розчинення, окислення, регенерація кристалів.
Часто формування двійникових зростків відбувається на стадії сингенезу та діагенезу як наслідок реалізації індивидом внутрішніх напруг дефектного походження. Внаслідок цього єдиний індивід розпадається на декілька, орієнтованих між собою за двійниковими законами. Такими є бразільські ростові двійники кварцу, тоді як дофінейські двійники є наслідком переходу (рис. )