5晶体的规则连生

在晶体生长过程中同时形成的双晶 。所有的生长双晶都属于原生双晶
2) 次生双晶 (Secondary twin)
在晶体形成之后才产生的双晶。机械 双晶大部分属于次生双晶，但不全 部是这样。
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√双晶在每个晶系中出现的概率是不一样 的。自然界中大约有1/5的矿物有双晶。 斜长石几乎总是以双晶形式产生，它们的 单晶极为罕见；α -石英的双晶也很常见。
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斜长石(Plagioclase) 聚片双晶
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2) 转变双晶 Transformation twin （次生双晶） 晶体形成后, 因外界条件发生相变, 或者结构的变化导致双晶形成.
碱性长石(K-feldspar)
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-石英因温度下降转变为-石英时形成双晶:
α－石英的道芬双晶 形成过程
β－石英(六方对称)转变为α－石 英(三方对称)结构变形示意图
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天然矿物晶体，除以单体存在 外，还常常规则地连生在一起，形 成各种所谓的连生体。多个晶体连 在一起生长，其分为不规则和规则 连生。前者的晶体相互处于偶然的 位置，彼此间没有严格的规律。而 规则连生则不但有结构上的根源， 而且在外形上也有一定的几何关系。 。
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同种晶体的规则连生包括：平行 连晶和双晶。 异种晶体间的规则连生包括：浮 生和交生，有时候统一叫做衍生。
某矿物的膝状双晶
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(2) 双晶轴(twinning-axis) 是一个假想的直线，双晶中的一个单体围绕此直 线旋转一定角度后（一般为 180°），可与另一个单 体重合、平行或恢复成一个单晶体。
正长石中的卡斯巴律双晶
一般来说双晶轴都是二次轴.
(3) 双晶中心(twinning-center) 是一个假想的几何点，双晶的一个单体通过它的反 伸，可与另一个晶体重合或平行。
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1、平行连晶（parallel grouping）
由若干个同种的单晶体，按所有对应的结晶 学方向（包括各个对应的结晶轴、对称要素 、晶面及晶棱的方向）全都相互平行的关系 而组成的连生体。 各个单体间内部格子构造平行、连续。

卤钠石(sulphohalite )的平行连晶
赤铜矿的连生晶体
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主要外形特征： 各个单体间的所有对应晶面全部彼 此平行，且单体间总是存在凹入 角。
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文石 Aragonite

两侧格子不连续 双晶面/接合面
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石膏 gypsum
双晶面 P
双晶轴
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双晶律及其命名
√单体构成双晶的基本规律叫双晶律。除了用双 晶要素来表征外，还可以用专门的术语来给双 晶律命名。卡氏双晶专指长石族矿物以c轴为 双晶轴的双晶。主要命名有以下几种： （1）以双晶的特征矿物； （2）以最早发现的地名； （3）以双晶的形状； （4）以双晶面和接合面的性质。 √还可以按照双晶中单体接合方式的不同而分出 不同的双晶类型
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单体构成双晶的具体规律叫双晶律。
√构成双晶的两个单晶的格子构造是互不平行连 续的。这是双晶区别于平行连晶的根本之处； √构成双晶的两个单体之间必有一部分对应的结 晶方向（晶面、晶棱等）彼此平行，但又绝不 可能所有对应的结晶学方向都平行一致； √外形上，双晶虽然常有凹入角，但这不是必然 的，双晶也常不具有凹入角； √双晶中的各单体之间通过双晶要素可以重合。
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聚片双晶
斜长石的聚片双晶
聚片 双晶
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C.环状双晶 (cyclic twin)：由两个以上的单体按同一种双 晶律所组成，表现为若干呈接触双晶的单晶体的组合， 各接合面依次成等角度相交，双晶总体呈轮辐状或环状 ，环可以开口，也可以封闭。
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锡石的环状双晶
D. 复合双晶 (compound twin)：由两个以上 的单体彼此间按不同的双晶律所组成的双晶 。教材P157-158. 最为典型的是斜长石的卡-钠双晶律(图9-8） 单体1和2以及单体3和4之间彼此按钠长石律 接合，而单体2和3之间彼此按卡斯巴律接合 ，单体1和3以及单体2和4为虽未直接接触， 但是它们之间以另外一种双晶律接合，这一 双晶律可由钠长石律与卡斯巴律复合而得到 ，所以称为钠长石-卡斯巴律复合双晶律（ 简称卡-巴复合律。形成的晶体称为卡-巴复 合双晶。
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Ye et al., 2000 Nature
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思考题



双晶的定义。 双晶和平行连生有什么区别？ 双晶面为什么不能平行晶体的对称面？双晶轴 为什么不能平行晶体的偶次对称轴？ 据双晶个体间的连生方式，双晶可分为哪些类 型？从成因上，双晶又可分为哪些类型？ 在晶体上如何识别双晶？
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分类方案一：按照生长机理，分3类：
1) 生长双晶 growth twin（原生双晶 ） 在晶体生长过程中形成的双晶。
形成方式：晶体生长初期两个小晶芽以双 晶的方位接合在一起，然后长大形成双 晶. 小晶芽以双晶的方位接合,比任意方 位接合能量低, 易稳定.
为什么? 因为是共同的晶界,界面能要低一 些.
α－石英柱面上的蚀像示意图 38
矿物中双晶分布的概况
双晶的分布很不均衡，有的矿物基本上都 以双晶的形式出现，如斜长石；而有的矿物基 本上不见双晶，如磷灰石。 另外，偶次对称越多的越不易出现双晶， 如六方晶系、四方晶系，出现双晶的概率较小。 双晶轴往往平行3次轴产生。
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3、浮生与交生
不同种类晶体之间的规则连生，可分为浮生和交生 • 浮生 overgrowth：是指一种晶体以一定的结晶学 取向关系附生于另一种晶体表面之上或包围于其四 周的现象。附生的晶体形成晚于基底晶体。 • 交生 intergrowth：是指两种不同的晶体彼此间以 一定的结晶学取向关系交互连生，或一种晶体嵌生 于另一种晶体之中的现象。一般同时结晶。
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3) 机械双晶（次生双晶）
在外界应力作用下晶体结构发生均匀滑移， 结果使已滑移和未滑移部分形成双晶.如方 解石的聚片双晶.
斜长石 (Plagioclas e)
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方解石（Calcite）
Results from shear stress.
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分类方案二：按双晶产生相对于晶体 形成的时间先后，分2类： 1) 原生双晶 (Primary twin)
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双晶类型
按照双晶中单体间接合方式的不同，主要分为： 接触双晶和贯穿双晶。 接触双晶 (contact twin): 两个单体间以简单的平 面相接触而构成的双晶。又可分为：
A.简单接触双晶 P157
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B. 聚片双晶 (polysynthetic twin) ：由若干个单体按同 一种双晶律组成，表现为一系列接触双晶的聚合，所有 接触面彼此平行。聚片双晶可在某些晶面或解理上形成 聚片双晶纹。
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贯穿双晶
指两个或者多个单体相 互穿插，接合面常曲折 而复杂。
钙 十 字 沸 石 的 复 合 双 晶
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某矿物的贯穿双晶
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贯穿 双晶
cyclic twinning in inverted low quartz
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双晶成因及分类
√显然，双晶的出现不符合晶体的最小内能原则， 改变了晶体的化学键状况，具有相对较高的内 能。一般来说，晶体在理想条件下是不利于形 成双晶。 √目前，对于双晶的成因还没有一个合理的解释。 晶体内部的几何形式应该是内因，晶体生长时 的外界条件应该是外因。 √按照不同的分类标准，双晶可以分为不同的成 因类型。
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双晶要素绝不可能平行单体中的相类似的对称 要素！（即双晶面不能平行对称面，双晶轴不能平行
对称轴，双晶中心不能平行对称中心）

为什么？举例说明：
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√对称要素是对同一单晶体中的两个相同部分而 言的，而双晶要素是对构成双晶的两个单个单 体之间而言的。因此，对称要素联系起来的是 两个相同的部分，因为它们属于同一个单晶体， 因此它们必然具有平行一致的晶体取向；而双 晶要素联系起来的是两个相同部分—两个单体 之间，它们的晶体取向必须是不平行一致的。 √一个双晶可能存在多个双晶面或双晶轴。一般 来说，只要一个双晶轴（面）就可以确定两个 单体间的关系，这点不同于对称要素。
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双晶接合面
指双晶中相邻单体间彼此接合的实际界面。两单体之间的界面， 可以是平面，也可以是不规则曲面。并形成缝合线。
例1
尖晶石双晶: 接合面平直
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例2
萤石双晶: 接合面不规则
例3
石英道芬双晶: 接合面不规则曲线状
√注意：双晶接合面不是一种双晶要素，因为它 只能说明两单体间的接合形式，并不能说明两 单体间的取向关系。 √任何一个双晶，它的双晶要素是固定不变的， 但接合面却有可能不同。 √有时候，双晶面和接合面是重合的。
生 ※同种晶体的规则连生：平行连晶和双 晶；异种晶体的规则连生：浮生和交 生（衍生） ※什么是平行连晶及其格子构造的特点 ※双晶，双晶的格子构造特征，双晶结 合面，双晶律
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双晶要素 使双晶中的单体之间，通过变换其中一个 的方位而与另外一个能够重合或平行的而凭借 的几何要素。它们可以是平面，直线或者几何 点。 (1) 双晶面(twinning-plane) 是一个假想的平面，通过它的反映，可使 双晶相邻的两个个体重合或平行（P154）。
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双晶的识别
(1)凹入角：单晶为凸多面体，而多数双晶有凹 入角。但并非全部都是这样。 (2) 双晶缝合线：指双晶结合面在晶体表面或断面上的 迹线，多数是直线或简单的折线，少数呈不规则 的复杂曲线。
α－石英(0001)切面上的蚀像
37 (左) 道芬双晶；(右) 巴西双晶
双晶的识别
(3) 假对称：整个双晶外形上表现出来的对称性与单体 所固有的对称不同，是一种假对称。 (4)蚀像：蚀像是鉴别双晶的一种非常有效的方法，因为 双晶缝合线两端的结晶方位不同，所形成的蚀坑方位 则完全不同。
第九章
晶体的规则连生
● 除了单晶以外，有些晶体在生长过程中
或生长以后, 会发生多个晶体连在一起产 出的现象，这就是晶体的连生. 连生可以 分为规则连生和不规则连生。本章涉及的 是有规则的连生现象, 即有一定的几何规 则, 包括同种晶体连生与不同种晶体连生. ●不规则的连生又叫多晶集合体, 不在本 章范围讨论内.
赤铁矿和磁 铁矿的浮生 角闪石和普通 辉石的交生
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浮生和交生产生的原因
主要有三大原因： √原生成因：在晶体生长过程中形成的浮生或交 生 √出溶成因：高温或者高压下形成的固溶体，当 温度下降时发生出溶形成的两种晶体 √次生成因：一种晶体被另外一种晶体交代，原 晶体与后来在交代过程中形成的晶体也往往可 以定向规律交生在一起
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明矾八面体的平行连生
萤石立方体的平行连生
自然铜立方体的树枝状平行连生
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内 部 的 晶 体 格 子 是 连 续 的
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2、双晶（孪晶）twin （重点）
定义：互不平行的同种单体，彼此间按一定 的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体。
氯铜银铅矿(Boleite)双晶
双晶接合面(composition surface)：双晶中相 邻单体间彼此结合的实际界面。