1.1.2. Элементы ограничения кристаллов
Благодаря закономерному расположению атомов, молекул и ионов в минералах с кристаллическим строением, многие минералы образуют хорошо выраженные правильные природные многогранники, которые называются кристаллами. Как и в любом многограннике, в природных кристаллах различают элементы ограничения: грани, ребра, углы.
Грани – это плоскости, ограничивающие многогранник, ребра – линии пересечения граней. Пересекающиеся плоскости образуют углы (двугранный, трехгранный и т.д.).
Минералы характеризуются разнообразными формами кристаллов. Каждому минералу свойственна определенная форма кристаллов. Некоторые минералы легко распознаются по внешней форме кристаллов. Например, кристаллы галита (NaCl), пирита (FeS2), флюорита (CaF2) часто встречаются в виде хорошо развитого куба (рис. 2, а). Для минерала кальцита свойственны кристаллы в форме ромбоэдров (рис. 2, б).
а б
Рис. 2. Кристаллы:
а – пирита; б – кальцита
Несмотря на то что при взгляде на природные кристаллы рождаются мысли о прихотливой игре природы, в их свойствах и процессах образования открыты строгие закономерности. Изучением этих закономерностей занимается специальная наука – кристаллография.
При изучении свойств и особенностей строения кристаллических многогранников выяснено, что ряд минералов обладает способностью кристаллизоваться в виде различных форм. Например, минерал кальцит может кристаллизоваться в виде ромбоэдров, скаленоэдров, таблитчатых кристаллов (рис. 3).
Рис. 3. Различные природные формы кальцита
Кварц кристаллизуется в виде шестигранных призм, ограничен-ных гексагональными или дитригональными пирамидами (рис. 4).
Рис. 4. Кристаллы кварца с различным
развитием соответствующих граней
Однако не всегда кристаллы развиваются в благоприятных условиях и образуют характерные для них идеальные формы. Гораздо чаще они имеют не полностью развитые формы и элементы ограничения (грани, углы, ребра). Нередко в кристаллах одного и того же минерала величина и форма граней может значительно меняться. Часто в почвах и горных породах встречаются не целые кристаллы, а лишь их обломки.
Измерения показали, что, как бы ни были искажены формы кристаллов вследствие неравномерного развития их граней, углы между соответствующими гранями одного и того же минерала всегда остаются постоянными. В этом заключается один из основных законов кристаллографии – закон постоянства гранных углов.
На рис. 4 показаны три кристалла кварца различной формы. Измеряя у этих кристаллов углы между гранями а, мы получаем одну и ту же цифру – 120º; углы между гранями r и z равны 133º14′ и т.д.
Для измерения двугранных углов кристаллов пользуются специальным прибором – гониометром. Наиболее простым гониометром, употребляемым для приблизительных измерений, является прикладной гониометр. Для более точных определений пользуются отражательным гониометром. Устройство прибора основано на способности граней кристалла отражать свет, подобно тому, как это делает всякая гладко отполированная поверхность.
Задание для самостоятельной работы
1. С помощью прикладного гониометра измерить углы между соответствующими гранями у двух кристаллов кварца, альмандина, кальцита. Записать в тетрадь полученные цифровые значения углов.