Формы кристаллов

Кристаллические многогранники могут представлять собой про­стые формы и их комбинации.

 

Простой формой кристалла (рис. 11) называется совокупность граней, связанных между собой элементами симметрии (например, пирамида, призма, тетраэдр). Простые формы идеально развитых кристаллов характеризуются совершенно одинаковыми по форме и величине гранями.

 

Комбинацией, или комбинированной формой кристалла, называется совокупность двух или нескольких простых форм. В этом случае грани не связываются элементами симметрии и могут быть; различными по форме, величине и другим свойствам. На рис. 12 показан октаэдр со срезанными вершинами (форма граней — ква­драт и треугольник). Это комбинация октаэдра и куба.

Общий вид кристалла, зависящий от степени развития имеющихся на нем граней, называется габитусом. Образование на кри­сталле граней определенных форм зависит от внутреннего строения и условий роста кристалла.

Каждому виду симметрии кристаллов соответствует определенное количество простых форм (например, кубическая сингония содержит 15 простых форм). Всего в кристаллографии имеется 47 типов простых форм, выведенных математически, исходя из 32 видов симметрии.

 

Простые формы подразделяются на исходные и производные. На рис. 13 показана взаимосвязь между исходными и производны­ми формами кубической сингонии.

К исходным формам относятся: октаэдр (рис. 13, а), куб (рис. 13, б), ромбододекаэдр (рис. 13, в), тетраэдр (рис. 13, б) и пентагон-додекаэдр (рис. 13, г).

Производные формы получаются путем усложнения ис­ходных форм. Если мы утроим грани октаэдра, получим три двадцатичетырехгранника: тригон-триоктаэдр (грани треугольной фор­мы), тетрагон-триоктаэдр (грани — четырехугольники) и пентагон-триоктаэдр (форма грани — пятиугольник). Увеличив число граней октаэдра в 6 раз, получим сорокавосьмигранник — гексаоктаэдр. Увеличив число граней куба в 4 раза, получим тетра гексаэдр. В этом случае на каждой грани куба появляется четырехгранная пирамида.

Утраивая грани тетраэдра, получаем тригонтритетраэдр с тре­угольными гранями; тетрагон-тритетраэдр с четырехугольными гра­нями и пентагон-тритетраэдр с пятиугольными гранями.

Увеличив число граней тетраэдра в шесть раз, получим гекса­тетраэдр. Удвоив число граней пентагон-додекаэдра, получим ди­додекаэдр.

Многообразие кристаллических форм алмаза давало кристалло­графам богатый материал для изучения этого минерала. Ниже при­ведена классификация алмазов по форме кристаллов.

 

Плоскогранные формы алмаза. Эти формы (октаэдр, куб, ром­бододекаэдр) показаны на рис. 14.

Название данных форм произошло от сочетания следующих гре­ческих слов:

октаэдр: «окта» — восемь, «одр» — грань, т.е. восьмигранник, гексаэдр: «гекса» — шесть, «эдр» — грань, т.е. шестигранник, ром­бододекаэдр: «додека» — двенадцать, «эдр» —грань — двенадцати­гранник, форма граней — ромб.

Октаэдр имеет 8 граней, 6 вершин и 12 ребер, куб — 6 граней, 8 вершин, 12 ребер, ромбододекаэдр —12 граней, 14 вершин, 24 ребра.

Наиболее часто встречаются кристаллы алмаза октаэдрической формы (см. рис. 14).

Кристаллы алмаза октаэдрической формы редко бывают пра­вильной геометрической формы. У них имеются деформации вдоль того или иного кристаллографического направления, что обуслов­лено условиями образования кристаллов.

Деформацией кристалла называется отклонение той или иной формы от изотермического габитуса.

 

Наиболее характерны -для алмаза октаэдрической формы следу­ющие типы деформаций: уплощение или удлинение вдоль одной из осей третьего порядка (рис. 15, а) уплощение или удлинение вдоль одной из осей второго порядка (рис. 15, б); уплощение по двум взаимно перпендикулярным осям второго порядка с одно­временным удлинением вдоль третьей оси второго порядка, перпендикулярной первым двум (рис. 15, в).

Часто кристаллы алмаза имеют пластинчато-ступенчатое строе­ние граней. При этом пластины имеют правильную треугольную форму, если кромки их прямые и острые.

В некоторых случаях на пластинчатых кристаллах ал­маза наблюдается полицентрическое строение граней, и их форма напоминает тесные сростки многочисленных октаэдров.

Алмазных кристаллов ромбододекаэдрической формы с плоскими идеальными гранями и острыми прямыми ребрами в природе не встречается, но иногда октаэдры в связи с пластинчастым развитием граней зарастают в формы, напоминающие ромбо-1 додекаэдры. Такие кристаллы называют ложноромбододекаэдрическими.

Также не встречаются и правильные кристаллы кубической фор­мы с идеальными гранями и острыми ребрами, но иногда встреча­ются кристаллы с округлыми ребрами и протравленными поверхностями граней.

 

Кривогранные формы алмаза. Иногда кристаллы алмаза вместо острых ребер имеют округлые поверхности (как бы округлые ребра), что является результатом процесса растворения (по А.Е. Ферсману). При более интенсивном растворении ребер грани кри­сталла суживаются и переходят в округлую поверхность (рис. 16).

 

На кристаллах с округлыми ребрами наблюдается микроскопическая слоистость с треугольными фигурками (углублениями) различного размера, обратно ориентированными по отношению к форме октаэдрической грани (рис. 17).

Треугольные углубления могут быть различных размеров (от мельчайших, хорошо видимых только при больших увеличениях и покрывающих грани октаэдра как бы мелкими вкраплениями, до крупных, занимающих значительную часть грани). При этом на од­ной грани октаэдра часто встречаются крупные впадины и большое количество мелких, часть из которых располагается внутри круп­ных.

Треугольные углубления имеют разнообразные фор­мы — от почти плоских треугольников до глубоких усеченных отрицательных пирамидок.

Прямой связи между фор­мой и размерами тре­угольных углублений нет. Встречаются относительно крупные и сравнительно небольшие плоские углубления.

Поверхности стенок треугольных углублений также разнообразны — от гладких до ступенчатых.

Все треугольные углубления в сечении их гранью октаэдра пред­ставляют собой геометрически правильные равносторонние треугольники. Но в некоторых месторождениях встречались и кристаллы кубической формы, грани которых были со слабо округлыми ребрами и покрыты многочисленными микроскопическими четырехугольными углублениями.

Нередко встречаются кристаллы алмаза кривогранных форм (гексаэдроид-кубоид, октаэдроид, ромбододекаэдроид и тетраэдроид) в различных комбинациях форм (рис. 18).

В некоторых случаях наблюдаются кристаллы, представляющие комбинацию куба и октаэдра. Чаще наблюдаются кристаллы, реб­ра которых замещены додекаэдрическими округлыми поверхностя­ми. Попадаются кристаллы, являющиеся комбинацией ромбододе­каэдра и октаэдра. Грани той или другой формы могут быть раз­виты в различной степени.

Сростки. При изучении кристаллов следует иметь в виду, что в природе часто встречаются не только отдельные кристаллы, но и их кристаллические сростки (агрегаты), которые образуются в про­цессе кристаллизации. Закономерное срастание характеризуется взаимным расположением сросшихся кристаллов и определенной их ориентацией друг относительно друга. Сросшиеся группы из двух или нескольких ориентированных друг относительно друга кристаллов называются двойниками. В двойниках один кристалл либо повернут относительно другого на 180° вокруг воображаемой прямой, либо связан с ним зеркальной плоскостью.

 

На рис. 19 показан двойник из двух октаэдров, один из кото­рых повернут относительно другого на 180°. Срастание подобного типа характерно для минерала шпинель, поэтому получило назва­ние «Срастание по шпинелевому закону».

Плоскость, отражаясь в которой один из кристаллов при сраста­нии совмещается с другим, называется двойниковой плоскостью, а воображаемая прямая, вокруг которой происходит поворот, — двой­никовой осью.

Плоскость раздела между сросшимися кристаллами называется плоскостью срастания. Видимый след этой плоскости называется двойниковым швом.

 

В двойниковых сростках кристаллы имеют различную степень уплощения (рис. 20). Кристаллы, уплощенные по оси симметрии третьего порядка, часто образуют пластинчатые двойники правиль­ной треугольной формы. Такие же двойники наблюдаются и среди комбинированных форм кристаллов. В некоторых случаях уплощен­ные двойники имеют не треугольную, а почти округлую форму (рис. 21, а), реже образуются звездообразные двойники (рис. 21, б).

 

Иногда сквозь один кристалл прорастает другой. Такой вид двойников называют двойниками прорастания. На рис. 22 показан двойник прорастания двух октаэдрических кристаллов алмаза.

Кубические кристаллы алмаза часто образуют правильные двойники прорастания (рис. 23). Иногда три-четыре уплощенных окта­эдрических кристалла срастаются по­следовательно в виде полисинтетиче­ских образований.

Агрегаты (незакономерные сростки кристаллов алмаза). Основными агре­гатными разновидностями алмаза яв­ляются: борт, баллас, карбонадо (рис. 24).

Борт (рис. 24,а) — это зернистые и непрозрачные сростки мелких кри­сталликов алмаза правильной и не­правильной формы. Нередко внутри мелкозернистой массы наблюдаются более крупные кристаллы, а мелкие зерна как бы покрывают оболочкой крупный кристалл. Борт обычно имеет темную окраску.

Баллас (рис. 24,б) — это шаровидные агрегаты, большей частью лучистого строения, состоящие из мелкозернистых сросшихся кристаллов, так же как и у борта, иногда внутри агрегата имеется более крупный кристалл, покрытый мелкозернистой оболочкой. Если толщина оболочки незначительна, часть монокристалла высту­пает из нее. Баллас имеет цвет от мутно-белого до стального серого.

Встречаются как полупрозрачные, так и непрозрачные сорта балласа.

Карбонадо (рис. 24» в) — тонкозернистые непрозрачные образования алмазов. Форма агрегатов угловатая, иногда округлая. Поверхность карбонадо гладкая, иногда блестящая. Цвет от серого до черного. Некоторые сорта карбонадо имеют пористую, шлакоподобную поверхность. Различают несколько сортов карбонадо: с эма­левой оболочкой, коксовидные, шлаковидные, округленные, колотые.

 

 

 

Источник: В.И. Епифанов, А.Я. Песина, Л.В. Зыков «Технология обработки алмазов в бриллианты», Москва, 1976 г.

Формы кристаллов
Пролистать наверх