 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Высшая группа (категория) сингоний
Кубическая сингония – объединяет самые совершенные изометричные (одинаково развитые во всех направлениях) кристаллы, имеющие вместе с другими элементами симметрии несколько осей 3-го или 4-го порядка (L3 и/или L4). Для каждой сингонии характерны простые формы, состоящие из набора одинаковых граней, связанных друг с другом элементами симметрии. Существуют как незамкнутые (открытые) простые формы: моноэдр, диэдр, пинакоид, различные призмы, так и замкнутые (закрытые): куб, октаэдр, тетраэдр, дипирамида, ромбододекаэдр и т.д. Математически доказано, что 32 видам симметрии соответствуют 47 простых форм. Для лучшего понимания и более легкого запоминания названий простых форм полезно знать греческие наименования чисел, граней и углов: «моно» – 1, «ди» – 2, «три» – 3, «тетра» – 4, «пента» – 5, «гекса» – 6, «окта» – 8, «дека» – 10, «додека» – 12; «эдра» – грань, «гон» – угол, «скалена» – косой, «морфо» – форма. Простые формы, возможные в кристаллах низших сингоний приведены на рис. 5
Рисунок 5. Простые формы, возможные в кристаллах низшей группы (категории) сингоний: 1 – моноэдр; 2 – пинакоид; 3 – диэдр; 4 - ромбическая призма; 5 – ромбический тетраэдр; 6 – ромбическая пирамида; 7 – ромбическая дипирамида
Из рис. 5 видно, что преобладающими являются незамкнутые (открытые) простые формы: моноэдр (простая форма всего из одной грани), пинакоид (состоит из двух параллельных граней), диэдр (состоит также из двух, но расположенных под углом, т.е. пересекающихся граней), ромбическая призма (фигура из 4 пересекающихся граней, каждая из которых параллельна противоположной, а поперечное сечение имеет форму ромба) и ромбическая пирамида (фигура из 4 треугольных граней, пересекающихся в одной вершине, основание которой имеет форму ромба). Здесь известны также две замкнутые (закрытые) простые формы: ромбический тетраэдр (фигура из 4 пересекающихся граней, каждая из которых имеет вид неправильного косоугольного треугольника) и ромбическая дипирамида (фигура из 8 пересекающихся граней, получающаяся, если две ромбические пирамиды соединить друг с другом основаниями). В средней группе (категории) сингоний (тригональной, тетрагональной и гексагональной) простые формы представлены различными призмами, пирамидами, дипирамидами, трапецоэдрами, тетраэдром, ромбоэдром и скаленоэдрами (рис. 6).
Рисунок 6. Простые формы, возможные в кристаллах средней групппы (категории) сингоний: призмы: 1- тригональная, 2 – тетрагональная, 3 - гексагональная; пирамиды: 4- тригональная, 5 – тетрагональная, 6 - гексагональная; дипирамиды: 7- тригональная, 8 – тетрагональная, 9 - гексагональная; 10 - ромбоэдр Призмы представляют собой фигуры из прямоугольных пересекающихся граней, ребра которых параллельны друг другу и оси L3, L4 или L6 (соответственно они называются тригональной, тетрагональной или гексагональной призмами). Пирамиды – многогранники из граней, имеющих форму равнобедренного треугольника, ребра которых сходятся в одной вершине. Дипирамиды представляют собой простые формы как бы состоящие из двух пирамид, сложенных друг с другом основаниями. Трапецоэдры отличаются от дипирамид тем, что нижняя пирамида находится не точно под верхней, а смещена на определенный угол. Грани продолжены до взаимного пересечения и имеют форму четырехугольников с неравными сторонами. Тригональный ромбоэдр – фигура из шести пересекающихся граней, которую можно получить, если куб вытянуть или сплюснуть вдоль одной из диагоналей. Грани ромбоэдра (отсюда и название) имеют форму ромбов. Каждая из верхних граней расположена между двумя нижними. Тетрагональный тетраэдр – замкнутая фигура из 4 пересекающихся граней, имеющих форму равнобедренных треугольников. В кубической сингонии возможны 15 простых форм. Наиболее распространенными из них являются куб, октаэдр, тетраэдр, ромбододекаэдр и пентагондодекаэдр (рис. 7).
Рисунок 7. Простые формы, возможные в кристаллах кубической сингонии: 1 – тетраэдр; 2 – куб (гексаэдр); 3 –октаэдр; 4 - ромбододекаэдр; 5 – пентагондодекаэдр Куб (гексаэдр) – фигура образованная шестью пересекающимися взаимно перпендикулярными квадратными гранями. Октаэдр похож на тетрагональную дипирамиду, но все его грани являются равносторонними (а не равнобедренными) треугольниками. Кубический тетраэдр – фигура из 4 пересекающихся граней, также имеющих форму равносторонних треугольников. Ромбододекаэдр – двенадцатигранник с гранями в виде ромбов. Пентагондодекаэдр – двенадцатигранник с гранями в форме пятиугольников. Полезно научиться распознавать некоторые из этих простых форм, наиболее часто встречающиеся в кристаллах минералов и определяющие их внешний вид (габитус). Следует запомнить, что только если в кристалле все грани имеют одинаковую форму и размеры, то кристаллический многогранник представляет собой одну простую форму. Чаще в кристалле наблюдается несколько разновидностей граней. В этом случае справедливо правило: сколько разновидностей (сортов) граней, связанных друг с другом элементами симметрии, – столько и простых форм. То есть реальные кристаллы минералов, как правило, представляют комбинацию различных простых форм (рис. 8). Для выявления всех простых форм в комбинации грани каждого вида (сорта) необходимо мысленно продолжить до их взаимного пересечения и составить представление о получившемся многограннике.
Рисунок 8. Комбинация гексагональной призмы и дипирамиды в кристалле синтетического кварца
Все кристаллы по форме упрощенно можно разделить также на следующие основные типы: 1. Изометричные одинаково развитые во всех трех направлениях в пространстве (обычно это кристаллы кубической сингонии - ромбододекаэдры граната, октаэдры алмаза и магнетита, кубы и пенагондодекаэдры пирита и др.) 2. Резко вытянутые в одном направлении (призматические, столбчатые, шестоватые, игольчатые). Примером являются кристаллы амфиболов и пироксенов, берилла и др. 3. Вытянутые в двух направлениях (таблитчатые или уплощенные). Таковы, кристаллы слюд, хлорита. Для многих минералов форма кристаллов настолько характерна, что может служить важным диагностическим признаком. Типичны кубические кристаллы пирита, октаэдрические кристаллы шпинели и магнетита, ромбододекаэдрические кристаллы граната и др. Характерные черты форм кристаллов нашли свое отражение даже в названиях ряда минералов. Например, актинолит (от греч. «лучистый камень»), лепидолит (греч. «чешуя»). Минеральные агрегаты В природных условиях большинство минералов сравнительно редко встречается в виде хорошо образованных крупных кристаллов (монокристаллов), гораздо чаще наблюдается срастание нескольких кристаллов (одного или разных минералов) друг с другом. Такие сростки бывают как закономерными (когда ориентировка каждого индивида подчиняется определенным кристаллографическим направлениям) – двойники, эпитаксические срастанияи т.д., так и незакономерными, получившими общее название минеральных агрегатов. Чаще всего среди закономерных сростков кристаллов в природе встречаются двойники.Различают два основных типа двойников – двойники срастания и двойники прорастания. Кроме того, иногда встречаются тройники, шестерники и полисинтетические двойники (рис. 9) Среди минеральных агрегатов резко преобладают зернистые агрегаты, размеры выделений минералов в которых могут быть примерно одинаковы или резко различны (рис. 10). Соответственно, по относительному размеру зерен среди них выделяются равномернозернистые и неравномернозернистые разновидности.
Рисунок 9. Двойники: а – прорастания (ставролит); б – срастания (гипс – «ласточкин хвост»); в – полисинтетические (альбит)
Рисунок 10.Зернистый агрегат (габбро)
По абсолютному размеру выделений минералов различают крупно-, средне- и мелкозернистые агрегаты, а по форме зерен – волокнистые, игольчатые, пластинчатые, чешуйчатые, сахаровидные и т.д. Среди прочих минеральных агрегатов наиболее распространены: Друзы – незакономерные сростки кристаллов, прикрепленных одним концом к общему основанию, благодаря чему у них хорошо огранены только свободные концы (рис. 11а). Щетки – также сростки шестоватых кристаллов прикрепленных к общему основанию, но в результате геометрического отбора ориентированных параллельно друг другу, в результате чего видны только головки кристаллов (рис. 11б).
Рисунок 11. Друзы горного хрусталя и пирита (а); щетки кварца (б) Сферокристаллы, сферолиты, радиально-лучистые и сноповидные агрегаты – представляют собой сферические, полусферические или сноповидные агрегаты различного размера, образованные тонкими, радиально расходящимися от центра волокнами или кристаллическими микроиндивидами (рис.12).
Рисунок 12. Сферолиты и радиально-лучистые агрегаты: а- сферокристаллы пренита; б – расщепленный кристалл сколецита (десмина); в - радиально-лучистые агрегаты эпидота и г- натролита
Секреции - округлые шаровидные или сплюснутые минеральные скопления, образующиеся в пустотах (полостях) горных пород в результате последовательного отложения минерального вещества от периферии к центру (рис. 13а). Размеры секреций – от горошины до 10 кг и более.Миндалины в эффузивных горных породах представляют собой типичные секреции.
Рисунок 13. Секреции: а – миндалины в базальте, выполненные халцедоном; б – жеода, выполненная халцедоном, с кристаллами кварца внутри Жеоды – разновидность секреций, представляющих собой полости в горной породе, заполненные минеральным веществом не полностью, а лишь частично. При этом отложение минерального вещества происходит на стенках полости, а в середине остается свободное пространство, где могут образоваться хорошо ограненные кристаллы. Чаще всего встречаются жеоды, выполненные кристаллами кварца (горный хрусталь, аметист) (рис. 13б). Если разбить крупную жеоду с кристаллами внутри на несколько частей, можно получить красивые друзы или щетки. Конкреции и оолиты получаются, если минеральное вещество осаждается из раствора на какие-то твердые частицы, например, песчинки или обломки раковин, покрывая их как бы концентрическими скорлупками, налегающими одна на другую. В результате возникают округлые конкреции различных размеров (рис. 14а) или скопление шариков – оолитов (рис. 14б). Размеры отдельных оолитов колеблются от просяного зерна до горошины. Оолиты арагонита, образовавшиеся в пещерах иногда называют «пещерным жемчугом».
Рисунок 14. Конкреции (а) и оолиты (б)
Дендриты получаются при очень быстрой кристаллизации минералов (скелетный рост только вершин и ребер), а также при кристаллизации в тонких трещинах, когда отдельные кристаллы сложно ветвятся, напоминая ветви дерева (вспомните причудливые узоры дендритов льда на окнах в мороз), или образуя «растительный» рисунок нежных черных «веточек» пиролюзита как бы нарисованных на стенках трещин в горных породах (рис. 15).
Рисунок 15. Дендриты гидроксидов марганца
Натечные образованияв виде сосулек, почек, гроздьев, колонн, агрегатов неправильной формы и т.д. возникают из водных растворов при их постепенном испарении. Почковидные и гроздьевидные агрегаты - внешне напоминают почки человека или животных или гроздь винограда (рис. 16а). Их внутренне строение сходно со строением сферолитов, тесно сросшихся друг с другом. Пример – малахит, нередко имеющий причудливые узоры на срезе (рис. 16б).
Рисунок 16. Почковидный агрегат гетита (а); срез почковидного агрегата малахита (б)
Если раствор капает с потолка какой-либо пещеры, часть его при этом испаряется, в результате чего растворенное вещество образует сосульки, свисающие с потолка - сталактиты. Оставшаяся часть того же раствора испаряется при падении капель на дно пещеры и растворенное вещество образует округлые выступы, называемые сталагмитами (рис. 17а). Иногда сталактиты и сталагмиты соединяются друг с другом и возникают колонны. Чаще всего сталактиты и сталагмиты состоят из арагонита и кальцита и имеют концентрически-зональное внутреннее строение, хорошо видное на их поперечных срезах (рис. 17б).
Рисунок 17.Сталактиты и сталагмиты в пещере (а); сталактиты в разрезе (б)
Многие минералы встречаются в природе также в виде тонких корочек, пленок и примазок на поверхности других минералов или горных пород. Иногда наблюдаются псевдоморфозы одних минералов по другим. Псевдоморфоза (от греческого «псевдос» - «обман, ложь» и «морфос» - «форма, облик») - минеральные образования, обладающие не свойственной им самим формой, а унаследовавшие ее от замещенных ими других минералов или остатков организмов. Чаще всего наблюдаются псевдоморфозы лимонита по пириту, серпентина по оливину, гематита по магнетиту. Широко известны также замещенные пиритом или опалом раковины аммонитов (рис. 18а) и остатки растений - «окаменелое дерево» (рис. 18б).
Рисунок 18. Псевдоморфозы пирита по аммонитам (а); «окаменелое дерево» (б)
Задания: Среди моделей кристаллов: 1. Найти модели низшей, средней и высшей группы сингоний, 2. Найти изометричные, удлиненные, уплощенные и т.д. кристаллы. 3. Найти и показать все элементы симметрии в модели кристалла 4. Найти и назвать все простые формы в модели кристалла Среди образцов учебной коллекции минералов найти: 1) друзы и щетки; 2) натечные агрегаты различной формы; 3) двойники; 4) дендриты 5) зернистые агрегаты, сложенные кристаллами различной формы и размеров (крупно-, мелко- и среднезернистые, сложенные изометричными зернами, игольчатые, параллельно-волокнистые, чешуйчатые). Оформление работы. Работа оформляется в рабочей тетради, где приводятся результаты определения элементов симметрии и сингонии кристалла, основных простых форм, а также результаты определения формы кристаллов минералов и минеральных агрегатов в образцах, предложенных преподавателем. Контрольные вопросы. 1. Чем кристаллы отличаются от аморфных веществ? 2. Что такое элементы симметрии? 3. Перечислите возможные элементы симметрии в кристаллах. 4. Что такое порядок оси симметрии? 5. Какие оси симметрии бывают в кристаллах? 6. Как практически определить есть ли в кристалле центр симметрии? 7. Сколько выделяется сингоний? Перечислите их 8. Перечислите отличительные признаки низшей, средней и высшей групп сингоний. 9. Что такое простая форма? Как определить сколько простых форм в кристалле? 10. Перечислите основные простые формы низшей, средней и высшей групп сингоний. 11. Приведите примеры незамкнутых и замкнутых простых форм. 12. Какие минеральные агрегаты наиболее распространены в природе? 13. В чем отличие секреции от конкреции? 14. Что такое оолиты? 15. Чем отличается друза от щетки? 16. Какие бывают двойники? 17. Что такое дендриты? 18. Приведите примеры натечных агрегатов. 19. Что такое псевдоморфоза?
Поиск по сайту: |
