
- •Кристаллография и минералогия
- •Для студентов высших учебных заведений
- •Предисловие
- •Содержание
- •Введение
- •Основы кристаллографии
- •Глава 1. Аморфные и кристаллические вещества
- •Историческая справка о развитии геолого-минералогических наук. Закон Стенона
- •1.3 Аморфные и кристаллические вещества
- •1.4 Основные свойства кристаллов
- •Глава 2. Зарождение и рост кристаллов
- •2.1 Пути образования кристаллов
- •2.2 Выращивание кристаллов из растворов
- •Факторы, влияющие на облик кристаллов
- •Практическое значение кристаллизации растворов в технологии силикатов
- •2.5 Кристаллизация из расплавов и стекол
- •2.6. Промышленные методы выращивания кристаллов
- •Глава 3. Симметрия кристаллов и их классификация
- •3.1 Элементы симметрии
- •Р исунок 3.1 - Центр симметрии
- •3.2 Взаимодействие между элементами симметрии в кристалле
- •3.3 Классификация кристаллов
- •Глава 4. Простые формы и их комбинации в кристаллах различных сингоний
- •4.1 Распределение простых форм по сингониям и категориям
- •Расшифровка комбинированных форм
- •Глава 5. Установка кристаллов. Определение индексов граней
- •5.1 Понятие о кристаллографических символах
- •Установка кристаллов
- •5.3 Закон Гаюи
- •5.4 Практические рекомендации по определению кристаллографических символов
- •Глава 6. Стереографические проекции кристаллов
- •6.1 Принципы стереографического проектирования
- •6.2 Проектирование элементов симметрии кристаллов
- •Глава 7. Изучение пространственной решетки
- •7.1 Решетки Браве
- •7.2 Определение формульной единицы
- •7.3 Координационные числа и координационные многогранники
- •Глава 8. Плотнейшие упаковки
- •8.1 Понятие о кристаллохимическом радиусе
- •8.2 Виды плотнейших упаковок в структурах
- •8.3 Доля заполненных пустот
- •Глава 9. Типы физико-химических связей в кристаллах
- •9.1 Типы кристаллических структур
- •9.2 Металлический тип связи
- •9.3 Ионная или гетерополярная связь
- •9.4 Ковалентная (гомеополярная) или атомная связь
- •9.6 Водородная связь
- •9.7 Явление поляризации в кристаллических телах
- •Глава 10. Полиморфизм, изоморфизм
- •10.1 Определение полиморфизма, его типы
- •10.2 Примеры полиморфных переходов
- •10.3. Полиморфные превращения в системе SiO2
- •10.4 Понятие об изоморфизме
- •10.5 Виды изоморфизма
- •Глава 11. Главнейшие типы кристаллических структур
- •11.1 Способы моделирования кристаллов. Метод координационных полиэдров
- •11.2 Понятие о структурном типе
- •11.3 Примеры основных структурных типов
- •Тема 12. Кремнекислородные структуры
- •12.1 Особенности строения силикатов
- •12.2 Состав силикатов в виде структурных формул
- •12.3 Классификация силикатов по типу кремнекислородных группировок (радикалов, мотивов)
- •12.4 Особенности структур кварца, тридимита, кристобалита
- •Глава 13. Дефекты кристаллической решетки
- •13.1 Классификация дефектов кристаллической решетки
- •13.2 Нульмерные (точечные) дефекты
- •13.3 Линейные дефекты
- •13.4 Свойства дислокации
- •13.5 Влияние дислокации на скорость роста кристаллов
- •Минералогия
- •Глава 14. Минералогия. Свойства минералов
- •14.1 Наука «минералогия» и объекты ее исследования. Написание формул минералов
- •14.2 Морфология минералов
- •14.3 Явление двойникования и эпитаксии в реальных кристаллах
- •14.4 Физико-химические свойства минералов
- •Тема 15. Геологические процессы образования минералов
- •15.1. Классификация минералов и горных пород по генезису
- •15.2.Эндогенные процессы образования минералов и пород
- •15.3 Экзогенные процессы минералообразования
- •15.4 Метаморфические процессы минералообразования
- •Глава 16. Классификация минералов. Особенности различных классов минералов
- •16.1 Классификация минералов по с.Д. Четверикову
- •16.2 Класс самородных элементов
- •16.3 Сульфиды. Сульфаты
- •16.4 Галоидные соединения. Бораты. Фосфаты
- •16.5 Карбонаты. Нитраты
- •16.6 Оксиды и гидроксиды
- •Глава 17. Силикаты
- •Основные сведения о силикатах
- •17.2 Островные силикаты
- •17.3 Цепочечные и ленточные силикаты
- •17.4 Слоистые силикаты
- •17.5 Каркасные силикаты
- •Литература
14.3 Явление двойникования и эпитаксии в реальных кристаллах
Довольно часто встречаются агрегаты минералов с закономерным срастанием кристаллов. К такому типу относятся эпитаксические и двойниковые срастания.
Эпитаксия – это закономерное срастание кристаллов различных веществ или полиморфных модификаций одного вещества, кристаллизующихся в различных сингониях (рис. 14.1). Возможность эпитаксического срастания объясняется тем, что как геометрические, так и энергетические параметры плоской сетки одного кристалла совпадают с соответствующими параметрами плоской сетки другого кристалла. Допустимые различия параметров решетки при этом составляют:
-для ионных кристаллов – 15-20%;
-с металлической связью – 7-12%;
-остаточной связью – 3-5%.
Рисунок 14.1 – Эпитаксические сростки: а – кристаллов альбита и ортоклаза, б – ксенотипа с цирконом
Другие примеры эпитаксических срастаний:
- ортоклаз K Al Si 3 O8 и кварц SiO2;
- кубическая и ромбическая полиморфные модификации FeS2 (пирит и марказит);
- кубическая и гексагональная полиморфные модификации ZnS (сфалерит и вюртцит).
Практическое значение эпитаксии разнообразно.
Например, по структуре субстрата можно судить о структуре кристалла, выросшего на его поверхности.
Чтобы вырастить тонкую пленку золота или серебра в несколько междуатомных расстояний, ее из раствора и пара наращивают эпитаксически на кристалле каменной соли (сходной структуры). После чего кристалл подложку растворяют.
Особенно широко используется эпитаксия в полупроводниковой технике, где рабочими элементами схем должны служить монокристальные бездефектные пленки толщиной в несколько ангстрем.
Двойники – закономерные срастания двух однородных по химическому составу кристаллических минералов, срастания которых произошло при определенной кристаллографической ориентации. Различают двойники срастания и двойники прорастания (рис 14.2).
Рисунок 14.2 – Двойникование в кристаллах: а – срастания, б - прорастания
Двойники срастания – один кристалл является зеркальным отражением другого кристалла (зеркальное срастание). При этом плоскость срастания является плоскостью симметрии, то есть главным элементом двойникования в этом типе двойников является плоскость двойникования. Среди двойников срастания встречаются следующие типы: нормальные (гипс, кальцит – виде ласточкиного хвоста), полисинтетические (альбит) и коленчатые (рутил) (рис. 14.3).
Рисунок 14.3 – Примеры двойников срастания
Нормальные – сложены двумя кристаллами, которые срослись по плоскости двойникования, т.е. плоская сетка грани одного кристалла соответствует плоской сетке грани срастания другого.
Полисинтетические – срастание нескольких кристаллов, где в двойниковом положении находятся два ближайших кристалла, а соседние – взаимно параллельны и повернуты один относительно другого на 180о.
Коленчатые – срастание двух кристаллов, которые расположены под некоторым углом наклона.
Двойники прорастания – характеризуются тем, что один кристалл прорастает в другой с определенной кристаллографической ориентацией. В этом типе элементом двойникования является двойниковая ось, поворотом вокруг которой один кристалл совмещается с другим.
Рисунок 14.4 - Примеры двойников прорастания
На рис. 14.4 показаны двойники, где главными элементами двойникования являются двойниковые оси, которые одновременно можно идентифицировать с осями симметрии соответствующих порядков.