Страницы 1 2 3 4 5 · · ·  21

РАЗДЕЛ I

КРИСТАЛЛОГРАФИЯ

ГЛАВА I
ПОНЯТИЕ О КРИСТАЛЛЕ И КРИСТАЛЛИЧЕСКОМ ВЕЩЕСТВЕ

Распространенность кристаллического вещества. Кристаллическая решетка. Свойства кристаллического вещества
Окружающий нас мир состоит из кристаллов. Мы живем в мире кристаллов. Жилые здания и промышленные сооружения, самолеты и ракеты, теплоходы и тепловозы, горные породы и минералы слагаются из разнообразных кристаллов. Из кристаллов состоят и такие вещества, как каучук, сажа, шерсть, шелк, целлюлоза, кости и многие другие предметы. Мы едим кристаллы, лечимся ими и частично сами состоим из кристаллов.
Изучением кристаллического строения минералов и других веществ занимается наука кристаллография. Кристаллография подразделяется на три вида: геометрическую, занимающуюся описанием различных форм встречающихся кристаллов, физическую кристаллографию, или кристаллофизику (включая кристаллооптику), и химическую кристаллографию, или кристаллохимию.

Кристаллическая структура каменной соли

Кристаллическая структура каменной соли

Физическая кристаллография и кристаллохимия изучают зависимость физических и химических свойств , о особенностей кристаллического строения минералов. Кристаллооптика изучает оптические свойства кристаллов.
Среди природных минералов преобладают минералы кристаллического строения. Их 98%. В связи с этим изучению минералогии всегда предшествует знакомство с основными понятиями по кристаллографии.
Минералы, характеризующиеся кристаллическим строением, имеют упорядоченное расположение слагающих их мельчайших частиц: атомов, ионов и молекул.
Упорядоченное, закономерное расположение этих частиц образует так называемую кристаллическую, или прост-анственную, решетку. В качестве примеров можно привести кристаллические решетки каменной соли (рис. 1),
графита и алмаза (рис. 2). Минералами кристаллического строения являются также кварц, кальцит, полевой шпат и др.

Кристаллические решетки графита

Кристаллические решетки графита

Минералы аморфного строения характеризуются беспорядочным, хаотическим расположением мельчайших частиц внутри минерала. Аморфным минералом является, например, опал.
Для кристаллических минералов существуют три типа кристаллических решеток: 1) атомная, где в узлах кристаллической решетки находятся атомы (например, алмаз, графит, рис. 2); 2) ионная, где в узлах решетки расположены ионы (например, каменная соль, рис. 1); 3) молекулярная — в узлах решетки находятся молекулы (сахар, аспирин, ряд других органических соединений).
Различие во внутреннем строении кристаллических и аморфных минералов сказывается и в различии их

Кристаллические решетки алмаза

Кристаллические решетки алмаза

большинство физических свойств минералов (твердость, спайность, цвет, магнитность, электропроводность и др.) являются одинаковыми по параллельным направлениям и различаются по непараллельным. Иными словами, у кристаллических тел свойства постоянны в любых параллельных направлениях и могут меняться в непараллельных. Кристаллические тела, как правило, анизотропны.

У аморфных тел никакой закономерности в распределении свойств не существует. Аморфные тела характеризуются одинаковыми физическими свойствами в различных направлениях.

Кристалл кварца

Анизотропия теплопроводности на грани кристалла кварца

Такая особенность веществ называется изотропностью, а тела, обладающие ею, называются изотропными.

Закономерное расположение элементарных частиц в кристаллических минералах, т. е. наличие пространственной решетки, обуславливает и другие особые свойства кристаллов — их однородность и способность самоограняться, однородность кристаллического вещества выражается в том, что любые участки кристалла одинаковой формы и одинаково ориентированные, характеризуются одними и теми же свойствами. Способность самоограняться выражается в образовании правильных многогранников — кристаллов — при благоприятных условиях роста, когда кристаллы не встречают механических препятствий.

Элементы ограничения кристаллов. Морфология кристаллов

Кристаллы гипса

Рис. 4. Формы кристаллов гипса: слева — простой одиночный кристалл, последующие — сростки кристаллов в виде двойников

Некоторые формы кристаллов при первоначальном знакомстве с ними производят впечатление прихотливой игры природы (рис. 4—7).
Однако в настоящее время в строении, свойствах и процессах образования кристаллов открыты строгие закономерности, изучением которых и занимается один из разделов геологии — кристаллография.
Как и в любом многограннике, в природном кристаллическом многограннике различают элементы ограничения: грани, ребра, углы. Грани — это плоскости, ограничивающие многогранник, ребра — линии пересечения граней. Две пересекающиеся плоскости образуют двугранный угол.

Друза кристаллов горного хрусталя

Рис.5 Друза кристаллов горного хрусталя

Различные минералы характеризуются разнообразными формами кристаллов. Для некоторых минералов она настолько характерна, что минерал легко распознается по внешней форме кристаллов. Так, например, часто
кристаллы гипса встречаются в форме ласточкина хвоста (рис. 4). Для минерала кальцита свойственны кристаллы в форме ромбоэдров (рис. 8). Кристаллы горного хрусталя, прозрачной разновидности кварца, тоже
весьма характерны и имеют вид шестигранных призм в сочетании с дипирамидой или ромбоэдром (рис. 3,5). Кристаллы каменной соли, пирита и флюорита часто встречаются в виде хорошо развитых кубических форм (рис. 6, 7).

Законы построения кристаллов теоретически вывели русский кристаллограф Федоров и немецкий кристаллограф А. Шенфлис, причем, Федоров сделал это за 27 лет до практического подтверждения своих выводов с помощью рентгеновских лучей.

При изучении свойств и особенностей строения кристаллических многогранников выяснено, что ряд минералов обладает способностью кристаллизоваться в виде различных форм. Так, например, минерал кальцит может кристаллизоваться в виде ромбоэдров, скаленоэдров, таблитчатых кристаллов (рис. 9).

Кристалл пирита

Рис.6 Кристалл пирита со штриховкой на гранях

 

Кристаллы флюорита

Рис. 7 Кристаллы флюорита

Кристалл кальцита

Рис. 8 Кристалл кальцита в форме ромбоэдра

кристаллы кальцита

Рис. 9 Различные природные кристаллы кальцита

3

2 4