книги из ГПНТБ / Чесноков, Б. В. Относительный возраст минеральных индивидов и агрегатов

I

друг с другом при совместном росте (т. е. числу ребер сраста­ ния). Если огранение кристалла в течение роста меняется, то и число псевдограней на нем будет другим: одни псевдограни мо­ гут исчезать, а другие — появляться.

Одна грань кристалла может образовывать сколько угодно псевдограней, в частности, если она растет совместно с боль­ шим количеством меньших кристаллов (см. рис. 2, представим, что грань кристалла А, растет совместно с множеством кристал­ лов типа Б). Количественное изучение индукционной штриховки можно выполнить следующим образом.

Индукционная штриховка представляет собой чередование «гребней» и «впадин» (см. рис. 2 и рис. 4).

Пусть а — длина какого-либо интервала профиля псевдогра­ ни (мм), п — число гребней в интервале, а — средний угол при вершине гребней на данном интервале (измеряется на гониомет­ ре и берется, естественно, с определенной погрешностью). Тог­ да основные характеристики штриховки определяются так:

число граней в интервале 2-п,

ширина гребня (мм) /= — ,

п

комбинационной или двойниковой).

Частота индукционной штриховки на неизмененной псевдо­ грани очень высока — до 1000 и более граней (или ребер) на миллиметр профиля псевдограни. Резкость индукционной штри­ ховки показывает, насколько отклоняются индукционные грани от усредненной поверхности псевдограии.

Псевдограни без индукционной штриховки наблюдались в

.некоторых закономерных сростках кристаллов [67]. Но и в та- :ких случаях гладкими бывают только некоторые псевдограни.

•Псевдограни без штриховки нетипичны. Даже в параллельных сростках кристаллов одного вещества имеется четкая индукци­

онная штриховка.

П с е в д о р е б р а в виде ломаных линий отделяют псевдо­ грани друг от друга; при этом далеко не все индукционные реб­

20

ра соседних псевдограней сходятся к одной точке псевдоребра (рис. 5). Из всех индукционных форм псевдоребра обладают на­ ибольшим морфологическим непостоянством, но пока они мало изучены.

И н д у к ц и о н н ы е г р а н и ц ы — это области контакта кри­ сталлов по индукционным поверхностям. В эти области, кроме псевдограней, псевдоребер и ребер срастания, входят и части пространства между указанными формами соседних кристаллов.

В благоприятных случаях псевдограни кристаллов плотно примыкают одна к другой и находятся в таких же отношениях, как медаль к своему отпечатку [42]. Такие фигуры называются антисимметричными [89], они состоят из совместимо анти­ равных частей (рис. 6).

й2 —выходы ребер срастания

Если меньший кристалл при совместном росте соприкасает­ ся только с одной гранью большого кристалла (см. рис. 2). то ребра срастания образуют замкнутый контур, лежащий в плос­

Внутри сростка иероглиф образуется каждой замкнутой систе­ мой индукционных ребер, параллельных грани большого кри­ сталла. Анализ формы иероглифа (например, у ихтиоглиптов. кварца в письменном граните) позволяет определить характерограничения меньшего кристалла на всех стадиях его роста [63,. 65, 3].

Кристаллы в искусственных сростках различных солей, вы­ ращенных в растворах, также граничат друг с другом по индук­ ционным поверхностям (квасцы, медный купорос и т. д.). Это относится и к кристаллам органических веществ, например са­ хара.

Отличий в строении индукционных форм у минералов и ис-

21

кусственных кристаллов не найдено. Индукционные формы на кристаллах образуются тогда, когда скорость роста каждой из пересекающихся друг с другом гранен не равна нулю.

МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ИНДУКЦИОННЫХ ФОРМ НА КРИСТАЛЛАХ

Индукционные формы кристаллов отличаются прежде всего ритмичностью скульптуры псевдограней, выражающейся в чере­ довании гребней и впадин. Причину ритмичности следует искать в особенностях механизма роста граней кристаллов.

Н е з а к о н о м е р н ы е с р о с т к и к р и с т а л л о в . Много­ численные наблюдения над природными и синтетическими кри­ сталлами подтверждают теорию роста граней путем тангенци­ ального разрастания плоских или спиральных слоев.

С целью установления связи особенностей послойного роста граней с деталями индукционных форм нами был поставлен ряд опытов по выращиванию кристаллов и сростков алюмока­ лиевых квасцов (из водного раствора).

При слабых пересыщениях, создаваемых медленным испаре­ нием раствора при 18°С, наблюдался рост граней {111} спи­

пространяясь тангенциально, достигали ребер срастания. В об­ ласти ребер срастания, таким образом, встречались слои, рас­ пространяющиеся по граням соседних кристаллов.

Аналогичная картина наблюдалась и на гранях кристаллов минералов. Во всех многочисленных сростках кристаллов из разнообразных месторождений слои роста не зарождались в об­ ласти ребер срастания. Как и в случае с квасцами, в области ребер срастания встречались слои, распространявшиеся по гра­ ням соседних кристаллов.

Отсутствие зарождения новых слоев роста в зоне ребер срас­ тания в закономерных сростках кристаллов объясняется следу-

22

гощими причинами. Область ребра срастания, как правило, на­ ходится во входящем углу, образованном гранями соседних кри­

цах слоев возникли индукцион-

.ные грани аб, относящиеся к первому типу. Такие грани обла­ дают, как отмечалось выше, сложными кристаллографическими

•символами. Грани аб — своеобразные поверхности столкнове­ ния слоев 1 и 2.

После слоев 1 и 2 к ребру срастания подошел слой 3 и то­ рец его примкнул к свободной поверхности слоя 2, представлен­ ной обычной поверхностью грани (с простым символом) кри­ сталла Б. Индукционная грань бв для кристалла Б является гранью второго типа (простой символ), а для кристалла А — гранью третьего типа (грань — отпечаток, со сложным симво­ лом) .

Индукционные грани вг для обоих кристаллов являются снова гранями первого типа.

Индукционная грань гд для кристалла А — грань второго типа, а для кристалла Б — третьего.

Слои 7 и 8 достигнут ребра срастания одновременно и снова образуют индукционные грани первого типа.

Исходя из предложенной модели механизма образования индукционных граней можно определить ширину 5 индукцион­ ной грани аб (рис. 9)

К

* Для составления ее использована схема, ранее предложенная В. Г.

Лазаренковым [33].

23

где л — толщина одного из тангенциальных слоев роста; а — угол между плоскостью слоя и индукционной гранью.

Такие индукционные грани, ширина которых соизмерима с толщиной слоев роста (до 0,001 мм и менее), наблюдались нами в большом количестве как на кристаллах минералов, так и на выращенных из раствора кристаллах солей. Эти наблюдения по-

псевдограни. Если а<45°, то на псевдограни данного кристалла многочисленны индукционные грани с теми же символами, что и

по мере приближения к ребру срастания угол а меняется от малых значений до 45° и более, индукционные грани с символом растущей грани кристалла, обильные в начале интервала, ис­ чезают в его конце.

24

Чем больше отличается угол а от 45°, тем менее совершенна; штриховка на псевдогранях: индукционные ребра искривляют­ ся, параллельность их нарушается.

При постоянной скорости роста граней кристаллов угол а не изменяется. Это же будет наблюдаться и в случае, когда ско­ рости роста граней будут меняться синхронно, а соотношение скоростей роста при этом сохранится прежним.

На морфологию псевдограней весьма существенно влияет гидродинамическое состояние питающего раствора [76], что бы­ ло установлено при выращивании сростков кристаллов квасцов.

На рис. 11 схематически показаны индукционные границы,, степень сложности которых можно определить по формуле

25

тенсивнее перемешивание, тем более простым становится про- ■филь псевдограии. В гидродинамически напряженной обстановке (активное перемешивание) усредненная поверхность псевдогра­ ни близйа к плоскости (ц=1, см. рис. 11, б).

При активном перемешивании раствора индукционная штри­ ховка становится менее совершенной, а ассортимент символов индукционных граней становится значительно беднее. При «спо­ койном» росте квасцов образуются индукционные грани с раз­ нообразными символами. В сростках, росших в перемешиваемом растворе, преобладали только немногие формы в виде индукци­ онных граней: {100}, {ПО}, {111}, {441} и {221}. Габитусной формой кристаллов во всех опытах была {111}.

На рис. 11, а видно, что профиль псевдограни имеет ступен­ чатую форму. Каждая «ступенька» профиля соответствует более или менее плоскому участку поверхности псевдограни. Следует отметить, что такие участки покрыты индукционной штриховкой. Некоторые из них несут сотни и тысячи узких индукционных граней.

Подобные усложнения профиля псевдограней вызваны раз-

.личной скоростью роста соседних кристаллов. Причиной коле­ баний скоростей роста кристаллов являются изменения условий питания.

Как известно, в «спокойном» растворе около растущего кри­ сталла возникает система струй раствора, называемых концен­ трационными потоками. Вблизи поверхности сростков кристал-

.лов ход этих струй очень сложен. При медленном движении (слабое испарение раствора и медленный рост кристаллов)

•сложной системы таких струй соседние грани кристаллов ста­ вятся на довольно значительные промежутки времени в разные условия питания. Флуктуации в системе концентрационных струй вызывают периодическое изменение скоростей роста гра­ ней, что сказывается в усложнении формы псевдограией.

26

В активно и беспорядочно перемешиваемом растворе усло­ вия питания всех граней сростка кристаллов в среднем одина­ ковы. Кристаллы вырастают симметричными, а индукционные границы между ними становятся прямолинейными.

Таким образом, в рельефе псевдограней отражается ритмич­ ность формирования слоев роста (в виде индукционной штри­ ховки) и ритмичность изменения условий питания соседних гра­ ней, обусловленная макроявлениями динамики питающей среды (в виде усложнений общего профиля псевдограни). Кроме то­ го, необходимо учитывать и возможность периодического изме­ нения скоростей роста граней в силу других причин (периоди­ ческое изменение степени дефектности граней в процессе роста и пр.).

Как будет показано ниже, способность индукционных форм на кристаллах минералов «запоминать» особенности гидродина­ мики питающих растворов может иметь и прикладное значение.

Под действием раствора, законсервированного в виде пленки ло индукционной границе, идет перестройка (перекристаллиза­ ция) индукционных форм [18]:

1)рельеф индукционной поверхности выравнивается;

2)уменьшается число индукционных граней;

3)часть граней со сложными символами исчезает, заменя­ ясь гранями с простыми символами;

4)в некоторых местах нарушается антиравенство соприка­ сающихся псевдограней.

Отмечается увеличение ширины индукционных граней по мере удаления от ребра срастания в глубь сростка. В. Г. Лазаренков [33] считает эту картину первичной, вызванной падением

пересыщения во время роста. В наших опытах это наблюдалось на любой стадии роста кристаллов квасцов — как при постоян­ ном, так и при снижающемся пересыщении.

На рис. 12 показана поверхность псевдограни кристалла квасцов, росшего при постоянном пересыщении без перемеши­

штриховка становится реже за счет большей ширины индук­ ционных граней. На расстоянии 2—4 мм от ребра срастания ши­ рина индукционных граней доходит иногда до 0,5 мм и более.

Такую картину можно наблюдать в любой момент роста кристаллов, периодически извлекая сростки из кристаллизато­ ра. Следовательно, тонкая индукционная штриховка образуется в течение всего периода роста. Одновременно вслед за этим идет по направлению от более ранних (центральных) частей сростка к периферии «волна» перестройки (перекристаллизации) индук­ ционных форм. В глубоких частях сростка на псевдограиях сохраняются реликты первичной индукционной штриховки (уча-

27

срастания сохраняется лишь очень узкая, до 0,1 мм, зона тон­

при перестройке индукционных поверхностей, стремятся занять касательное положение к усредненной поверхности псевдограней в данном месте. Поскольку усредненная поверхность псевдогра­ ней на спокойно растущих кристаллах очень сложная (см. рпс. 11, а), набор символов новых индукционных граней в таких слу­ чаях обширен. На почти плоских псевдогранях, возникающих при росте в гидродинамически напряженной среде (см. рис. 11г б), возникают «бедные» (с точки зрения обилия символов) на­ боры новых индукционных граней.

Более широкие грани, образующиеся при перестройке пер­ вичных индукционных форм, следует также называть индукци­ онными. До последнего времени они в основном и являлись объ­ ектом исследования. Провести резкую границу между первич­ ными и новыми индукционными гранями нельзя; особенно эта относится к кристаллам минералов.

Поскольку многие минералы менее растворимы, чем соли,, подобные квасцам, первичная картина индукционных форм на кристаллах минералов может весьма хорошо сохраниться. Это — обычное явление на кристаллах кварца. Для отличия первич­ ных индукционных граней от новых в дальнейшем, по-видимому, окажутся плодотворными комплексные исследования индук­ ционной штриховки и микрозональности кристаллов.

28