Микрорельеф поверхности кристаллов

Часто грани кристаллов имеют различные, вроде бы случайные, дефекты поверхности. Они бывают следующего типа: конуса (бугорки), штриховка, паркетчатость, лунки, отпечатки других кристаллов и зерен, ямки травления. Эти дефекты встречаются как вместе, так и по отдельности.

Конуса свойственны скоплению винтовых дислокаций, они обычно широкие и низкие. В редких случаях на них заметны ступеньки роста. Контуры конусов отражают симметрию граней.

Штриховка образуется либо в результате незавершенного роста слоев, либо за счет стремления кристалла ограничиться другой простой кристаллографической формой. Первая штриховка не имеет особого названия, она проявлена во многих кристаллах – алмазе, сфалерите, берилле. Подобная штриховка образуется в условиях перепада (увеличении или уменьшении) концентрации вещества. Вторая разновидность штриховки называется комбинационной. Наиболее типичный и простой пример – кристаллы пирита со штриховкой на гранях гексаэдра (куба). Каждый штрих, как оказывается, имеет три поверхности – одну горизонтальную (параллельную грани куба) и две боковые (они наклонены вправо и влево от штриха, угол их наклона отвечает углу пентагон-додекаэдра). Комбинационная штриховка возникает при продолжении роста кристалла в изменившихся условиях. В случае пирита на месте граней куба постепенно сформируются грани пентагон-додекаэдра. В то же время грубые штрихи в пирите указывают на большие пересыщения растворов; грани, обращенные в сторону подтока вещества, также имеют более грубую штриховку.

Паркетчатость состоит в том, что грани кристаллов как бы сложены из отдельных полигональных террас, несколько разориентированных в пространстве. Такие кристаллы бывают у кварца и граната из некоторых месторождений и других минералов. Паркетчатость показывает мозаичное (блоковое) внутреннее строение кристаллов.

Лунки – это углубления на гранях над незаросшими включениями.

Отпечатки других более ранних кристаллов и зерен чаще всего выглядят как шероховатости, случайные неровности граней. Особым видом отпечатков является индукционная штриховка. Она образуется при совместном (одновременном) росте двух кристаллов. Такую штриховку несут на поверхностях соприкосновения кристаллы кварца, граната и других минералов в друзах.

Ямки травления являются результатом начавшегося растворения кристалла. Они бывают двух типов – конусовидне и с плоским дном. Первые формируются на выходах винтовых дислокаций. Вторые располагаются в местах грани, где имеются точечные дефекты.

Пирамиды и зоны роста кристаллов

Грани каждой простой кристаллографической формы способны по-разному поглощать вещества из среды, поэтому скорость их роста разная. Способность поглощения изоморфных примесей разными гранями различается, поэтому дефектность строения граней также разная. Как результат, тело кристалла состоит из пирамид нарастания, расходящихся из центра кристалла, а их основаниями являются его внешние грани. В срезах из них получаются сектора. Пирамиды одной простой кристаллографической формы характеризуются одинаковым химическим составом, структурными особенностями и физическими свойствами, отличающимися от пирамид других простых форм. Обычно эти различия незначительны, но бывают случаи, когда их состав значительно различается. Встречаются различно окрашенные по секторам кристаллы топаза, берилла и других.

Зоны роста – типичная особенность внутреннего строения кристаллов. Они отражают колебания условий кристаллизации и химического состава среды минералообразования. Иногда по-разному окрашены из-за различных примесей. Например, кристаллы турмалина, флюорита, кварца.

Расщепленные кристаллы, скелетные кристаллы и дендриты, метасомы, пойкилосомы

Расщепленные кристаллы. Встречаются своеобразные кристаллы, как бы расщепленные с краев, это сразу и монокристаллы и агрегат кристаллов. Расщепленные кристаллы гипса, гематита, натролита, а также различные розочки. Причины образования расщепленных кристаллов:

1. Во-первых, такие кристаллы образуются, когда в среде есть микрочастицы, которые поглощаются растущим кристаллом, но не «вписываются» в его кристаллическую решетку, хотя их размер соизмерим с толщиной слоя нарастания. Такой слой надвигается на частицу, отклоняется и растет как самостоятельный индивид. Так образуются «веера», «снопы», «пучки» и др.

2. Во-вторых, расщепление может возникать из-за механических деформаций.

3. В-третьих, такое явление может происходить из-за явлений изоморфизма, когда нарушается однородность структуры минерала

Скелетные кристаллы известны всем по снежинкам – это шестилучевые кристаллы льда, причем каждый луч имеет ребристое строение. Если снежинку очертить, получится обычный гексагональный кристалл льда, а образуется только вершинами и ребрами. Скелеты – это вершинные и реберные формы роста кристаллов. Такие по формам кристаллы бывают у галита, галенита, кварца и др.

В лабораторных условиях скелетные кристаллы обычно растут из сильно пересыщенных растворов, что обуславливает их высокую скорость роста, в результате чего вместо целого кристалла получается его контурная форма с пустотами.

Своеобразная разновидность скелетных кристаллов футляровидные кристаллы. В природе изредка такие кристаллы бывают у берилла и апатита при их росте в пегматитах.

Дендриты – это скелетные монокристаллы, похожие на ветви дерева – результат вершинного и реберного роста. Образование дендритов особенно характерно для самородных золота, меди, серебра, пиролюзита. Причина их образования – либо быстрый рост (например для дендритов пиролюзита на аргиллитах), либо стесненные условия (рост по извилистым трещинам, пустотам для самородных серебра, золота, меди и др.)

Метасомы (метакристаллы) – кристаллы, образующиеся в твердой горной породе при ее перекристаллизации. Их рост начинается в межзерновом пространстве из поровых растворов и идет одновременно с разъеданием, замещением растущим кристаллом зерен других минералов. Метасомы обычно располагаются цепочками, показывая трещинки или каналы, по которым поступало вещество. Метасомы очень характерны для метаморфических пород.

Частной разновидностью метасом являются пойкилокристаллы. Они как бы заполняют межзерновые пространства горной породы, оставляя почти незамещенными эти зерна, т.е. становится «цементом». Широко известны под именем репетекского гипса пойкилокристаллы этого минерала, выросшие в песчаниках выше уровня грунтовых вод в Каракумах. Такие же кристаллы имеются в Сахаре – «розы Сахары».

Включения в кристаллах

В кристаллах бывают включения гомогенные – однофазовые (твердые, жидкие или газообразные), гетерогенные – многофазовые. Происхождение их бывает:

1. реликтовое (остаточные твердые фазы, среди которых рос кристалл),

2. сингенетичное (включения растут одновременно с кристаллом),

3.  эпигенетичное (образуются в уже сформированных кристаллах).

Реликтовые включения – это зерна и кристаллы более ранних минералов, которые играли роль механических препятствий при росте кристалла, т.е. это механические примеси. Иногда они в виде «пыли» садятся на грани кристалла, сверху на которые нарастают новые – так образуются «фантомы» они маркируют зоны роста кристаллов. Каждый такой «налет» отвечает смене условий кристаллизации. Пойкилокристаллы и метасомы – это частные случаи реликтовых включений.

Сингенетичные включения – это захваченные частички среды, в которой рос кристалл. Они могут быть твердыми, жидкими, газообразными. Они бывают гомогенными, т.е. состоящими только из одно фазы, или гетерогенными, состоящими из нескольких фаз. Изучая включения, исследователи получают информацию об условиях кристаллизации минералов – температуре и давлении.

Эпигенетические включения образуются по трещинам кристалла. Обычно они образуются из растворов, проникающих по трещинкам в кристалле после его образования.