О природе минералов 1 Введение

временем нормализации.
Трансформационные двойники часто наблюда-
ются у низкотемпературного кварца и называют-
ся
 дофинейскими двойниками.
Этот тип двойни-
кования возникает в результате перехода высоко-
температурного кварца в низкотемпературный, о
чем говорилось в разд. 2.3.1. Происходящие при
этом структурные изменения в кварце показаны
на рис. 2.15. Двойниковая ось представлена кри-
сталлографической тройной осью
ζ,
и обе части
двойника (либо левосторонние, либо правосторон-
ние) взаимно прорастают друг друга весьма неза-
кономерным образом. Благодаря шестерной сим-
метрии, проявляющейся по этой оси, двойники в
высокотемпературном кварце (класс 62) исчеза-
ют, если эта полиморфная модификация образу-
ется при 575
0
C.
Трансформационные двойники в лейците по-
казаны на рис. 11.79.
Деформационное двойникование
Если спайный выколок кальцита размером в не-
сколько миллиметров положить на стол и нада-
вить тупым ножом на его длинное ребро (как по-
казано на рис. 3.51), то небольшой участок кри-
сталла может приобрести обратный наклон по от-
ношению к этому ребру, что приведет к двойнико-
ванию по плоскости 1102.
Двойникование такого рода, наведенное меха-
ническим воздействием, тесно связано с эффектом
скольжения
в кристаллах. Эти два процесса, взя-
тые вместе, ответственны за возникновение пла-
стического течения в кристаллических веществах,
а потому чрезвычайно важны для геологии, ме-
таллургии и техники вообще.
Рис. 3.52 Скольжение решетки
Скольжение заключается в перемещении од-
ной части кристалла относительно другой. Оно
происходит по плоскостям решетки с низкими зна-
чениями индексов, и движение направлено в сто-
рону рядов атомов с небольшими межплоскост-
ными расстояниями. Плоскость
 T
и направление
t
скольжения являются неотъемлемыми характе-
ристиками решетки и не зависят от направления
приложенной нагрузки. Степень деформации об-
условлена тем, насколько благоприятно возмож-
ная плоскость скольжения ориентирована по отно-
шению к направлению прилагаемой нагрузки. Ве-
личина сдвига вдоль каждой плоскости скольже-
ния должна равняться сумме всех повторяющихся
отрезков решетки вдоль
 t
и может различаться в
соседних плоскостях скольжения (рис. 3.52).
При деформационном двойниковании напря-
женная зона кристалла принимает двойниковую
ориентацию, при которой движения по каждой
плоскости в деформируемую часть кристалла,
параллельную плоскости срастания, идентичны
При этом величина сдвига в направлении сколь-
жения обычно составляет только часть повторяю-
щегося отрезка решетки. Общее расстояние, прой-
денное при сдвиге какой-либо плоской сеткой,
пропорционально ее расстоянию от двойниковой
плоскости (рис. 3.53), образующейся при
 однород-
ной деформации.
Если взять плоскость, располо-
женную под прямым углом к плоскости сколь-
жения и сохраняющую направление движения, и
нарисовать на ней круг, то в результате двойни-
кования он превратится в эллипс. В тех местах,
где этот эллипс пересекает первоначально нари-
сованный круг, существуют два направления
 η
1
и
 η
2
,
по которым не происходит нарушений. Они
соответствуют проекциям плоскостей, не подвер-
гающихся деформациям. Первая ненарушенная

---

Рис. 3.53 Деформационное двойникование
плоскость
 K
1
является двойниковой плоскостью,
а вторая ненарушенная плоскость
 K
2
находится
по отношению к первой под углом, который опре-
деляет величину смещения, или скалывания. Из
рис 3 53 видно, что если угол между двумя нена-
рушенными плоскостями обозначить через 2f, то
скалывание s будет определяться формулой
S =
2ctg2f.
В общем случае любой сдвойникованный кри-
сталл может быть охарактеризован путем опреде-
ления
 K
1
и
 η
2
или
 K
2
и
 η
1
.
Если плоскость
 K
1
является рациональной, то двойник можно опи-
сать как отражение через эту плоскость. Но если
η
1
представляет собой рациональное направление,
то двойник рассматривается как результат пово-
рота на 180° относительно направления скалыва-
ния Довольно часто все упомянутые характери-
стики являются рациональными. Зная параметры
кристаллической решетки, мы можем рассчитать
величину скалывания для кристалла данной тол-
щины И наоборот, если удается выявить ненару-
шенные плоскости, например в случае деформи-
рованных металлов, возникают условия для уста-
новления величины перемещения в двойнике.
Смещение при скольжении рассматривается
как резкий сдвиг по плоскости первичной дисло-
кации, который осуществляется со скоростью по-
рядка одной десятой скорости звука.
Существует также физическая теория, в зна-
чительной степени основанная на эксперименте. С
ее помощью показано, каким образом перемещаю-
щиеся дислокации могут иметь компоненту, пер-
пендикулярную начальной плоскости, и способны
подниматься по спирали через последовательные
решетки, что приводит к образованию однород-
ного сдвига, характерного для деформационных
двойников.
Как скольжение, так и деформационное двой-
никование приводят к поглощению энергии, кото-
рая обеспечивается внешней деформирующей си-
лой. Дополнительная энергия необходима для пе-
ремещения атомов из положений с наиболее низ-
ким энергетическим запасом, которые они занима-
ют в структуре совершенных кристаллов. По окон-
чании скольжения атомы возвращаются на свои
позиции с минимальной энергией, но внутренняя
энергия системы при этом увеличивается в местах
развития дефектов в кристалле. При двойникова-
нии внутренняя энергия на двойниковой плоско-
сти возрастает. Вероятность скольжения и дефор-
мационного двойникования зависит от энергети-
ческих характеристик атомных связей по отдель-
ным направлениям в кристалле. Как говорилось
выше, возможности проявления таких процессов
наиболее благоприятны у кристаллов с металличе-
ской связью, придающей металлам ковкость. Од-
нако деформационные двойники в металлах обра-

---

зуются при гораздо меньшем напряжении, чем это
следует исходя из расчетов, основанных на погло-
щении энергии упругой деформации Теория двой-
никования и распространения скольжения в ре-
зультате перемещения первоначальных дислока-
ций предназначена в том числе и для объяснения
этого явления
Литература для дальнейшего изучения
1
 Burger, M J
Elementary Crystallography Cambridge,
MA, MIT Press, 1963
2
 Giacovazzo, C
Fundamentals of Crystallography
Oxford, Oxford University Press, 1992
3
 Hammond, C
Introduction to Crystallography Royal
Microscopical Society Handbook 19, Oxford, Oxford
University Press, 1992
4
 МсКiе, D and McKie, C
Essentials of Crystallo-
graphy Oxford, Blackwell Scientific, 1986
Дополнение редактора
1
 Егоров- Тисменко Ю К , Литвинская Г
 Π,
 Загалъ
скаяЮ Г
Кристаллография Изд-во МГУ, 1992
288с

---