Некоторые особенности роста кристаллов.

Равновесная форма кристалла - это такая его форма, которая обеспечивает минимум поверхностной энергии. Поверхностная энергия - избыток энергии поверхностного слоя на границе раздела фаз кристалл - среда кристаллизации. Данная энергия обусловлена различием межмолекулярных взаимодействий в обеих фазах. В 1901 году Г.В. Вульф доказал следующую теорему - расстояния граней равновесной формы от центра кристалла пропорциональны плотностям поверхностной энергии этих граней. Из теоремы Вульфа следует, что в равновесном кристалле грани одной простой формы равноудалены от центра в силу их физической идентичности, в том числе и по плотности поверхностной энергии. Теорема Вульфа справедлива для всех простых форм равновесного кристалла. Поэтому искажения симметрии в равновесном кристалле отсутствуют, и такой кристалл является правильно ограненным. Теорема Вульфа связывает физические свойства равновесных кристаллов с их геометрической формой. В равновесной форме кристалл наиболее компактен, обладает наименьшей поверхностью и простейшим огранением. Другим словами - выросшие в равновесных условиях кристаллы имеют форму правильных многогранников той или иной категории симметрии.

Другой особенностью роста кристаллов является конкуренция в этом процессе двух тенденций. Первая - тенденция быстрого роста; вторая - совершенства формы.

Рост кристалла можно представить как перемещение в пространстве его границ - граней. Грани раздвигаются в разные стороны от центра, и кристалл увеличивается в размерах. Перемещение грани за единицу времени в направлении, перпендикулярном ее плоскости, называется скоростью роста грани. Каждая грань нарастает со своей скоростью.

На рис. 1.18 изображены сечения двух растущих кристаллов. Вначале кристаллы были одинаковыми. Но далее рост шел по-разному. На левом кристалле грань т нарастала быстрее смежных с нею граней р и s, а на правом, наоборот, медленнее. Со временем кристаллы стали все более отличаться друг от друга. На левом кристалле грани р и s постепенно становились преобладающими, а грань т выклинивалась, т. е. сокращалась в размерах. На правом кристалле, напротив, преобладающей становилась грань т, а выклинивались и в конце концов исчезли грани р и s. Отсюда при росте кристалла происходит своего рода конкуренция граней - одни грани разрастаются и как бы вытесняют другие. Следует четко понимать, что сохраняются и увеличиваются в размерах те грани, которые растут медленно. Значит, огранение и габитус кристалла определяются медленно растущими гранями. Для равновесных кристаллов соотношение скоростей роста различных граней постоянно и определяется плотностями поверхностной энергии. Во всех остальных случаях соотношение скоростей роста граней зависит от внешних причин.

«Конкуренция граней». На левом кристалле грань т растет быстрее граней р и s, на правом - медленнее [26]

Рис. 1.18. «Конкуренция граней». На левом кристалле грань т растет быстрее граней р и s, на правом - медленнее [26]

Наблюдениями и исследованиями установлено, что форма растущих кристаллов зависит от параметров среды кристаллизации - температуры, давления, химического состава и др. Именно параметры среды кристаллизации и их изменчивость или стабильность обусловливают причины различий формы кристаллов одного и того же минерала.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >