|
Рис. 3.50
Связь двойникования со структурой в арагоните.
расположении атомов в кристаллической решетке
имеются плоскости или оси, по отношению к ко-
торым атомы располагаются почти симметрично.
Такая ситуация наблюдается, например, у араго-
нита. Для иллюстрации степени несоответствия в
ориентации отдельных частей двойников на рис.
3.50 показаны элементарные ячейки арагонита,
наложенные на плоскость 110. Видно, что несоот-
ветствие очень невелико вдоль плоскости сраста-
ния, но становится отчетливо заметным в следу-
ющем ряду групп СОз по любую сторону от этой
плоскости (рис. 3.50, a). Ha рис. 3.50(б) убраны
лишние детали и можно без помех проследить лю-
бое несоответствие, следуя вдоль рядов треуголь-
ников.
Классическая теория двойникового роста под-
черкивает важность минимизации внутренней
энергии кристаллической решетки. Отдельный со-
вершенный кристалл с упорядоченным простран-
ственным расположением координационных поли-
эдров рассматривается как система с самым низ-
ким уровнем энергии. Двойникование, нарушая
стройность такой системы, увеличивает энергию
решетки. Но если ближайшие из соседних ато-
мов по обе стороны плоскости срастания близ-
ки по своим характеристикам, то пространствен-
ное расположение анионов вокруг отдельного ка-
тиона нарушается незначительно. Тогда обрат-
но ориентированные группы атомов, находящи-
еся на расстоянии от этой плоскости, большем
чем длина связи, существенно не воздейству-
ют на общую энергию решетки, и может про-
явиться двойникование. Независимо от этого воз-
никновение двойников приписывается множеству
нарушений на ранней стадии роста кристалла,
когда, как считается, его энергетическое поле,
стремящееся сохранить атомы в соответствую-
щей ориентации, является слабым. Если проис-
ходит быстрый рост кристалла из пересыщенно-
го раствора, то возникающие при этом наруше-
ния роста могут зафиксироваться в форме двой-
ника.
Тем не менее возникновение двойников в про-
цессе роста не ограничивается, как можно было бы
предполагать, ранней стадией образования кри-
сталлических зародышей. Например, при поли-
синтетическом двойниковании плагиоклазов но-
вые пластинки с обратной ориентацией продолжа-
ют эпизодически развиваться на протяжении все-
го времени роста кристалла. Аналогичным обра-
зом в нарастаниях плагиоклаза на относительно
крупных кристаллах-зародышах в осадочных по-
родах двойникование проявляется независимо от
его наличия в ядре. Поэтому условия, которые
поддерживают возникновение обратных форм, и
реакция решетки на них не полностью управля-
ются слабыми энергетическими полями решетки,
существующими на раннем этапе роста кристалла.
Скажем больше — идея о том, что рост кристал-
ла изначально направлен на минимизацию энер-
гии решетки, мало что дает для объяснения то-
го, почему некоторые кристаллы почти постоянно
сдвойникованы.
По-видимому, существуют ситуации, когда ве-
роятность образования большого числа обратно
ориентированных форм зависит от объема атом-
ной решетки (который должен быть близок к объ-
ему решетки с обратной ориентацией в двойни-
ке), и тогда обратные формы могут возникать на
любой стадии. Сохранение такой решетки в ви-
де двойника зависит, вероятно, от скорости ро-
ста кристалла и поступления ионов к обеим ее
частям. Многочисленные наблюдения указывают
на важное значение условий роста для возник-
новения двойников. Имеются достаточно серьез-
ные указания на то, что в некоторых минера-
лах при определенных условиях двойникование
происходит неизбежно. Например, плагиоклазы в
изверженных породах почти всегда сдвойникова-
ны, тогда как в породах низкой ступени мета-
морфизма они часто не образуют двойников. Ста-
тистические исследования дают основания пола-
гать, что в плагиоклазах изверженных и метамор-
фических пород частота проявления различных
законов двойникования также различна. Опреде-
ленную роль помимо этого играет состав. Так,
например, в обогащенном кальцием плагиокла-
зе из габбро толщина пластинок одной ориента-
ции часто значительно больше, чем пластинок с
противоположной ориентацией, в то время как
в обогащенном натрием плагиоклазе эти два ви-
да пластинок более близки по размерам. Следу-
ет помнить, что рост кристаллов представляет со-
бой неравновесный процесс, часто протекающий
однонаправленно в соответствии с непрерывны-
ми изменениями окружающей среды при осты-
вании расплавов или испарении растворов. Это
обстоятельство подразумевает, что условия роста
и в особенности концентрация примесей, вероят-
но, изменяются ступенчато на протяжении не-
больших временных интервалов. Такие изменения
могут благоприятствовать развитию плоскостных
дислокаций. Более того, неправильный рост, по-
видимому, будет продолжаться до тех пор, пока
условия осаждения не сменятся условиями раство-
рения.
В данной области предстоит еще многое сде-
лать, и результаты новых исследований, по-
видимому, дадут нам полезную информацию об
условиях, существовавших в процессе роста кри-
сталла.
Трансформационное двойникование
Двойникование может происходить в тех случа-
ях, когда кристалл переходит из одной полиморф-
ной модификации в другую в результате сдвиго-
вых преобразований. Это двойникование позво-
ляет ослабить напряжения, вызванные небольши-
ми смещениями атомов при изменении симметрии.
Примером может служить триклинный анорто-
клаз, который переходит в моноклинную форму
при температурах до 700
0
C (температура пере-
хода варьирует в зависимости от состава). Ког-
да анортоклаз находится в триклинной модифи-
кации, в шлифах отчетливо видны решетчатые
двойники (рисунок клетчатой ткани), образован-
ные по двум законам — альбитовому и периклино-
вому, которые описаны в гл. 11. Под микроско-
пом можно видеть, как эти специфические рисун-
ки исчезают при нагревании и вновь появляются
при охлаждении, когда кристалл проходит через
точку температурной инверсии. Размер двойни-
ковых индивидов варьирует от субмикроскопиче-
ского (определяется рентгеновскими методами) до
тонких и грубых пластинок, видимых под микро-
скопом. Такие вариации зависят преимущественно
от скорости охлаждения, которая определяет вре-
мя, необходимое для того, чтобы структура кри-
сталла пришла в соответствие с изменяющимися
Рис. 3.51 Спайный выколок кальцита, сдвойникован-
ный под действием давления.
условиями. Этот временной отрезок называется
Do'stlaringiz bilan baham: |
