Билет 23

Параметры граней

Значение элементов симметрии и простых форм не всегда дает однозначное представление о кристалле. Помимо ранее указанных данных необходимо выяснить взаимное расположение граней в пространстве. С этой целью примечаются кристаллографические символы, определяющие положение любой грани данного кристалла.

Параметрами граней называются отрезки, отсекаемые гранями на трех выбранных ребрах.

Разделив, параметры какой-либо грани на соответственные параметры другой грани и взяв отношение между ними, получим отношение целых и сравнительно малых чисел. Получаются двойные отношения: сначала отношения между соответственными ребрами (получаются дроби), а затем отношения между этими дробями по типу: ОА1/ОА2:ОВ1/ОВ2:ОС1/ОС2 = p:q:r.

Структуры а-железа, хлорида цезия, самородной меди.

Медь

Возможность выбора в трехслойной плотнейшей упаковке из атомов меди кубической гранецентрированной элементарной ячейки подтверждает ее высокую симметрию. В проекции на плоскость можно легко различить оси симметрии 4-го, 3-го и второго порядка. Начало координат выбирается в позиции с федоровской группой симметрии: m3m. Получаем, что атомы меди занимают гранецентрированную элементарную ячейку. Расстояние между атомами – 3,615 ангстрем. Координационное число – 12. Координационный многогранник - кубоктаэдр. Аналогичен тип структуры у многих самородных металлов: серебро, золото, гамма-железо, альфа-кобальт, никель, платина.

Железо

Выделяется объемноцентрированная ячейка Браве. Плотнейшая упаковка отсутствует. КЧ – 8. Присутствие координатных и диагональных зеркальных плоскостей симметрии, а также осей второго порядка указывает на кубическую симморфную пространственную группу. Наиболее симметричные позиции заняты атомами железа.

Хлорид цезия

Структуру хлорида цезия можно представить в виде двух примитивных кубов, в вершинах которых расположены ионы хлора и цезия. Кубы вложены друг в друга на ½ диагонали элементарной ячейки. По аналогии с а-железом структурный тип характеризуется КЧ – 8. Плотнейшая упаковка отсутствует. Сюда можно отнести галогениды (не фториды!) цезия, таллия, аммония, сплавы: серебро+кадмий, алюминий+железо, бериллий+медь.

Метаморфические реакции.

Для углерода: графит – алмаз.

Для кварца – кристобалит – тридимит – коэсит – стишовит.

Для Al₂SiO₅.:

Реакции с появлением новых минеральных фаз:

Na[AlSi₃O₈] =NaAl[Si₂O₆] +SiO₂

Альбит = жадеит + кварц.

Реакции обмена без появления новых минеральных фаз:

Не приводят к изменению минерального состава, но изменяют химический состав минералов при изменении давления и температуры. Так, в ассоциации диопсид (геденбергит) + гранат при увеличении температуры происходит распределение железа-магния. При реакции краевых частей в центре одни параметры, на периферии – совсем другие.

Билет 24.

Закон целых чисел или закон рациональности параметров.

Двойные отношения, отсекаемые двумя любыми гранями кристалла на трех пересекающихся ребрах его, равны отношениям целых и сравнительно малых чисел.

Следует выделять два подпункта:

А) Двойные отношения параметров пропорциональны целым числам.

Б) Получающиеся числа невелики и редко превышают 10.

Структуры алмаза, сфалерита, вюрцита и флюорита.

Флюорит CaF₂

Полиэдрическая модель молекулы флюорита представляет собой заполненные атомами кальция трехмерные кубы, чередующиеся с вакантными кубами по закону шахматной доски.

Плотнейшая упаковка отсутствует так как КЧ анионов – 8 не характерно для плотнейшей упаковки.

Структура похожа на структуру оксида лития, только узлы занимает кальций, в «пустотах» размещается фтор.

Такое строение обуславливает спайность у флюорита по октаэдру.

Вюрцит ZnS

Гексагональная модификация сульфида цинка. Атомы серы создают двухслойную ПГУ. Атомы цинка занимают половину тетраэдрических пустот. Все Т-пустоты ориентированы одинаково относительно оси шестого порядка, в другую сторону они же вакантны. Это создает полярность оси шестого порядка. Симметрия нарушается заполнением атомами цинка половины тетраэдрических пустот одной ориентации. Ликвидируются горизонтальные плоскости симметрии. Имеем планальный вид симметрии гексагональной сингонии. Число формульных единиц равно двум.

Сфалерит ZnS

Кубичная модификация сульфида цинка. Имеет в основе трехслойную упаковку из атомов серы. Катионы цинка занимают также половину тетраэдрических пустот одной ориентации, полярность в данном случае направлена вдоль осей третьего порядка. Такое расположение частиц в структуре понижает симметрию до планального вида. Число формульных единиц – 4. Тип решетки Браве – гранецентрированный.

Алмаз

Можно представить, что структура алмаза является геометрическим аналогом структуры сфалерита. Имеем две гранецентрированные элементарные ячейки Браве, каждая из которых представлена атомами углерода. Вторая вдвинута в первую на четверть трансляции. Системы точек при этом правильные симметрия повышается до планаксиального вида.

Фации метаморфизма.

Метаморфичекая фация – ограниченная определенными термобарическими параметрами область, характеризующаяся определенной минеральной ассоциацией, устойчивой при этих параметрах, а также, сама эта ассоциация. Существуют фации низкой, средней и высокой ступеней метаморфизма.

Фации низких давлений не превышают 2 - 2,5 кбар.

Фации умеренных давлений: 2,5 – 12 кбар

- Цеолитовая (менее 250С)

- Пренит-пумпеллитовая (250 – 300С)

- Зеленосланцевая (350 – 550С) – актинолит, эпидот, хлорит, альбит.

- Амфиболитовая (550 – 700С) – амфибол, плагиоклаз, гранат.

- Гранулитовая (более 750С) – клинопироксен, ортопироксен, плагиоклаз, гранат.

Фации высоких давлений: более 12 кбар

- Глаукофан-сланцевая (синие сланцы) – (менее 500С) – глаукофан (натриевый амфибол), альбит.

- Эклогитовая (более 500 С) пироксен (омфацит), гранаты (гроссуляр, пироп, альмандин), кварц, рутил.

Фации сверхвысоких давлений – фации верхней мантии:

Эклогитовая переходит в коэситовую, а затем в фацию алмазоносных эклогитов.