О природе минералов 1 Введение

1.8 Введение в структуру
минералов
Изложив разнообразные теории химической свя-
зи, с помощью которых удается понять, как и по-
чему разные атомы объединяются друг с другом,
образуя минералы, рассмотрим теперь кратко раз-
личные типы структур, наблюдаемые в минера-
лах. При этом мы ограничимся более или менее
простыми структурами, а также сравнительно не-
сложными принципами, по которым они строятся.
Мы здесь не стараемся охватить все возможные
структуры минералов или детально рассмотреть
отдельные структуры, поскольку во второй части
этой книги (гл. 8-11) дается описание наиболее
важных с геологической точки зрения минералов
и их структур.
1.8.1 Плотнейшая упаковка
Одним из фундаментальных принципов постро-
ения структуры является плотнейшая упаковка
шаров. Если мы возьмем атомы одинакового типа
и размера и станем укладывать их слоем толщи-
ной в один атом таким образом, чтобы свести про-
странство между ними к минимуму, то в результа-
те получим слой, в котором каждый атом окружен
в плоскости, в которой он находится, шестью со-
седями (рис. 1.16). Такой слой называется
 плот-
ноупакованным.
Теперь, если мы захотим запол-
нить пространство в трех измерениях, то долж-
ны сложить эти плотноупакованные слои поверх
Рис. 1.16 Плотноупакованный слой атомов, в котором
видно положение двух групп пустот
 B и C
Рис. 1.17 Примеры плотноупакованных слоев,
(а) Гексагональная плотнейшая упаковка. Слой
В
расположен над группой пустот
 В
слоя
 А.
Атомы
слоя
 В
находятся на высоте z
 =
0,5, а следующий
слой
 А
расположен над первым. Последовательность
укладки
 ABAB.
(б) Кубическая плотнейшая
упаковка. Слой
 В
снова размещен над группой
пустот
 В
слоя
 А
Атомы слоя
 В
находятся на высоте
z
 = 0
,333, а следующий слой располагается поверх
группы пустот
 С
над первым слоем на высоте
z = 0, 667 Последовательность укладки
 ABCABC.

---

Рис. 1.18 Объемноцентрированная кубическая упа-
ковка. Атомы находятся в вершинах ячейки (О, О, О)
и в ее центре (0,5; 0,5; 0,5)
друг друга. Чтобы добиться наибольшего эффек-
та, атомы верхнего слоя необходимо расположить
над углублениями в нижнем слое. Существует две
группы таких углублений (на рис. 1.16 они обо-
значены буквами
 В
и (7), и поскольку они явля-
ются равноценными, то не имеет значения, какую
группу мы выбираем. Если обозначить положение
самого нижнего слоя через
 А
и поместить второй
слой поверх углублений, назвав его слоем
 B
, то
получим последовательность слоев
 AB.
При раз-
мещении третьего слоя мы снова сталкиваемся с
необходимостью выбрать одну из двух групп углу-
блений. Если мы поместим третий слой над пер-
вым, а четвертый над вторым, то получим по-
следовательность
 ABAB
(рис. 1.17, а). Такой тип
упаковки называется
 гексагональной плотнейшей
упаковкой (г.п.у.).
Если мы возвратимся к нашим
двум слоям
 AB
и добавим к ним третий слой по-
верх другой группы углублений в слое В таким
образом, что он окажется над слоем
 А,
то по-
лучим последовательность
 ABC,
которая может
повторяться:
 ABCABC
(рис. 1.17,
 б
)
.
Эта после-
довательность также имеет гексагональную сим-
метрию, если ее рассматривать перпендикулярно
слоям. Но такое пространственное расположение
атомов на самом деле характеризуется более высо-
кой симметрией, и полная симметрия в этом слу-
чае кубическая. Этот вид плотнейшей упаковки
известен под названием