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第八节
晶体的规则连生

晶体的规则连生是指数个矿物单晶体依据晶体的格子构造有规律地连生在一起。规则连生主要类型有平行连生、双晶和衍生较为常见。

一、平行连生

平行连生的晶体称为平行连晶。即由若干个同种晶体,彼此紧密相邻无间的平行的连生在一起,连生的每个晶体的对应晶面和晶棱相互平行称为平行连生,如平行连生示意图(图2-8-1)和水晶平行连晶(图2-8-2)。

图 2-8-1

图2-8-2 水晶平行连晶

二、双晶

(一)双晶的概念

双晶是指两个或两个以上的同种晶体互成镜像的按一定的对称规律相互结合而成的规则连生,如双晶示意图2-8-3。晶体各单体间必有一部分结晶方向彼此平行,其余结晶方向互不平行,但它们可借助对称操作——反映、旋转或反伸,使两个晶体彼此重复或平行。进行对称操作时,所借助的几何要素称为双晶要素,它包括双晶面、双晶轴和双晶中心。

双晶面是个假想的面。通过它的反映,可使双晶的两个个体重合或平行。

双晶轴是一根假想的直线。双晶中一个晶体围绕此直线旋转180°后,可以与另一个晶体重合。

双晶中心是一个假想的点。双晶的一个晶体通过它的反伸,可以与另一个晶体重合。

图2-8-3 双晶示意图

(二)双晶的类型

根据双晶中单体的连生方式,可将双晶区分为下列几种类型:

1.接触双晶

接触双晶由两个单晶体依某一简单的平面相互接合者,称为接触双晶。例如,水晶的日本双晶即接触双晶。

日本双晶因首次在日本发现而得名。它是以(112)为双晶面,两个单体沿C轴成84°33'彼此斜交的接触双晶,如示意图和实物图2-8-4。其形成方式是在晶体生长过程中,由小晶体按双晶的位置相互接触连生而成。

图2-8-4 水晶日本双晶

2.穿插双晶

穿插双晶又称贯穿双晶,是由两个单晶体相互穿插,接合面呈复杂的曲折状。例如,水晶的穿插双晶主要有道芬双晶和巴西双晶。

道芬双晶,因首次在法国南部道芬省发现而得名。它以C轴为双晶轴,由两个右形晶或两个左形晶组成的贯穿双晶。其形成方式,可以是由高温变体β-石英(六方晶系)转变成低温变体α-石英(三方晶系)时形成的双晶。构成道芬双晶的单晶上的x面绕C轴每隔60°出现一次。此时,构成双晶的两个单晶均为左形晶时,则为左旋道芬双晶;均为右形晶时,则为右旋道芬双晶。道芬双晶的缝合线一般是曲线,像花纹一般呈弯曲的岛屿状图案。道芬双晶两个个体的偏光面旋转方向是相同的,或左旋或右旋,因此仍可用作光学材料,但不能用作压电材料。

巴西双晶,因首次在巴西发现而得名。它是以(110)为双晶面,由一个左形晶和一个右形晶组成的贯穿双晶。其形成方式,同样是由高温变体β-石英转变成低温变体α-石英时形成的双晶。巴西双晶的缝合线一般是折线,像花纹一般为复杂的折线图案。巴西双晶既不能用作压电材料,也不能用作光学材料。

道芬双晶与巴西双晶比较示意图(图2-8-5),是我们识别道芬双晶和巴西双晶的主要依据。

示意图中“x面或s面的分布”是水晶左右形的区别标志。如果以x面位置来判断,x面位于它下方的立面也就是m面的左上方为左形,位于右上方为右形。然而,x面不是特别常见,而s面比x面常见,但是只能在有条纹的时候能判断它的相对位置,相当多的时候它只是一个完美的平面,没有条纹。如果s面有条纹并清晰的话,上端指向左上方的为左形,指向右上方的为右形。判断是否为道芬双晶,可靠的方法是,每60度一个x面,一定是道芬双晶。在水晶晶体中巴西双晶是比较常见,凡是在同一m面中,具有一左一右形的x面的就一定是巴西双晶。但是,在同一m面上具有一左一右x面比较少见。因此,还要观察缝合线的特征。

示意图中“缝合线特征”是区别道芬双晶和巴西双晶的非常有效的标志。因为缝合线是晶体结构中的薄弱环节,侵蚀往往都是从这里开始的,所以把缝合线特征作为主要标志。晶面横纹不连续,缝合线呈弯曲状是道芬双晶的特征;晶面横纹不连续,缝合线较直呈折线状,两边蚀像之间存在对称面,就是巴西双晶的特征。

示意图中“横截面蚀像特征”,道芬双晶的横截面蚀像呈弯曲岛屿状,巴西双晶的横截面蚀像呈复杂折线状。

图 2-8-5 道芬双晶与巴西双晶比较示意图

3.聚片双晶

聚片双晶是指两个以上的单晶体,彼此按同一双晶律反复连生而形成的双晶。它的接合面相互平行,常以薄板状产出,如图2-8-6。

图2-8-6 聚片双晶示意图与实物图

4.轮式双晶

轮式双晶亦称环状双晶。它是由两个以上单晶体,彼此以简单接触关系呈轮辐状或环状连生而形成的双晶。轮式双晶中相邻单体的接合面为平面,若干接合面呈等角度放射状排列。按组成双晶的单晶体个数,可将轮式双晶分为三连晶、四连晶、五连晶、六连晶等,例如,金绿宝石和水晶包裹体金红石的轮式双晶,如图2-8-7。

图2-8-7 轮式双晶

(三)双晶的形成方式和形成条件

1.在晶体生长过程中形成。它可以由双晶芽发育而成,也可以由小晶体按双晶的位置相互连生而成。

2.在同质多象转变过程中形成。例如:化学成分同为二氧化硅(SiO 2 )的高温变体β-石英单晶体转变成低温变体α-石英单晶体时,常可以形成道芬双晶或巴西双晶。

3.由机械作用形成。在晶体形成过程中,由于机械作用的影响下,晶体的一部分沿着一定方向滑动,可以形成“机械双晶”。例如:方解石晶体可在机械作用下形成双晶。

总之,双晶的形成条件很复杂,晶体的内部结构是形成双晶的内因;晶体生长时的外界条件对双晶形成也具有重要作用,理想的生长条件下不利于双晶的生长。所以,相比之下,人工宝石很少形成双晶。

三、晶簇

水晶晶簇是指以裂隙岩壁或玛瑙洞壁作为共同基底而生长的单晶体无规则生长的集合体。主要包括开放型和封闭型两种形态。

(一)开放型晶簇

即由众多的单晶体在共同的基岩上呈180°或360°向外部无规则生长组成簇状集合体,如图2-8-8。

图2-8-8 开放型水晶晶簇

(二)封闭型晶簇

水晶晶洞即封闭型晶簇。其成因是,火山期后富含二氧化硅胶体溶液,沿着裂隙上升,钻入玄武岩气孔中,当硅胶溶液接触到玄武岩气孔岩壁时迅速冷凝,形成像蛋壳状的玛瑙外层,然后由外及内逐层冷却,便形成树木年轮状玛瑙纹。外壳达到一定厚度时,随着成矿物理化学条件的改变,外在封闭的环境中,硅胶溶液不再冷凝成隐晶质的玛瑙,而是结晶成石英(矾石)、水晶(马牙石)或紫晶晶簇。晶簇呈牙根状扭曲,锥形水晶尖端均朝向空腔中的自由空间,无规则连生组成集合体,中心部分常留有未充填满的空间,便形成了晶洞,如图2-8-9。

图2-8-9 封闭型紫晶晶簇剖面

水晶晶簇是一种天然艺术品,尤其那些晶体完整、透明度好、色泽艳丽、象形奇特的晶簇,如图2-8-9紫晶洞成对剖面,具有较高的观赏价值和收藏价值。现如今,很多人相信紫晶洞具有紫气东来、趋凶辟邪和聚财纳福的寓意,所以,喜欢将一分为二的紫晶洞放在家中客厅里或办公室内,成为当前流行的一种风水石。 tO4SFJRU/M7M9p0u7IhSSgPs8BQIRPWy/vUP11vUMs9IcZREsZiFCADybiBNAB31

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