第六章晶体的规则连生

第六章晶体的规则连生
•平行连生
•双晶和双晶要素
•浮生和交生（衍生）
晶体在生长过程中或生长以后, 会发生多个晶体之间的连生现象。

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的连生。

不规则的连生叫多晶集合体, 不在本章范围内.
一、晶体习性
晶体习性(晶癖, Crystal habit):该晶体常出现的某种或几种一般形态。

包括两方面的含义：一是同种晶体所习见的单形；二是晶体在三维空间延伸的比例。

不同种类的晶体，或是在不同生长条件下形成的同种晶体，它们的晶体习性常有一定的差别；而在相同条件下生长的同种晶体，它们又总是具有相同或近似的晶体习性。

晶体习性明显地受到晶体对称性的制约，如等轴晶系的晶体应具有等轴状习性，如四方晶系则表现为c 轴方向延伸的柱状，或垂直c 方向延伸的扁平状外形。

NaCl晶体(m3m对称型)几乎总是具有立方体习性，其天然晶体从不出现三角三八面体和四角三八面体晶形，其余四种单形也都罕见。

晶体生长过程的外界环境因素对晶体的习性有重大影响: (1)、出现不同的单形。

NaCl晶体在不同的生长条件下，分别出现立方体和八面体两种不同的单形。

(2)、组成的单形不变，但它们晶面的相对大小发生了显著变化。

如方解石(CaCO3)晶体由六方柱{10-10}和菱面体{01-12}的相聚时，六方柱为主，菱面体为饰形，晶体呈柱状习性；菱面体为主，六方柱为饰形，晶体具扁平菱面体状习性。

(3)、同一单形中的各晶面明显地不等发育。

放射状（透闪石）
纤维状（金红石）刀刃状（菱锰矿）针状（电气石）
葡萄状软锰矿肾状孔雀石
片状云母纤维状石棉
粒状（石榴石）晶簇（石英）薄片状（钼铅矿）球状（萤石）
按照晶体外表的晶面发育完好程度，可分为下列三种类型。

自形：当晶体在结晶过程中有足够的空间，不受相邻晶体的干扰。

形成几何多面体形态，使晶体完全被晶面包围。

半自形：指晶体部分被晶面包围，而另一部分因受先前形成的晶体所障碍．没有完好的晶面。

它形：当晶体在结晶过程中，受到周围众多晶体的干扰，使晶体表面不规则。

特殊形态的晶体：
歪晶：由于生长环境的不均匀性等造成的，晶体偏离理想的晶形，它表现为同一单形中的各晶面的大小发育不等，甚至部分晶面缺失的现象。

骸晶：沿着角顶或晶棱方向特别发肓，晶面中心相对凹陷而表现为某种骨架状形态的晶体。

骸晶不再保持凸几何多面体的外形，一般呈漏斗状、树枝状等形态。

树枝状的骸晶专称为树枝晶(dendrite)。

晶体从过冷却或过饱和程度较大的熔体或溶液蒸发中快速结晶时，经常形成骸晶。

由于在晶体的角顶及晶棱部位接受质点堆积的机会远较晶面中心为大，使得晶体沿角顶或晶棱方向成长得特别快，从而形成骸晶。

漏斗状的石盐骸晶
金的树枝状晶
凸晶(Convex crystal):各晶面中心均相对凸起而呈曲面，晶棱则弯曲而呈弧线的晶体。

所有凸晶在不同程度上都表现为由几何多面体趋向于球体的过渡形态，它们不再保持面平棱直的特征。

凸晶本质上是一种溶解形
态，是由于晶体在形成后又遭受
溶解所致。

晶体在溶解时，角顶
和晶棱的溶解速度较晶面中心要
快，使晶形向球形方向演变，从
而即形成凸晶。

如天然金刚石常
表现为凸晶。

金刚石的菱形十二面体凸晶
金刚石晶体形态
金刚石晶体形态
金刚石晶体形态
弯晶
指整体呈弯曲形态的晶体。

弯晶有时
可带有一定程度的扭曲。

弯晶的成
因有两种：一种是原生的，最常见
的是白云石、菱铁矿的马鞍状的弯
曲晶体（图）。

另一种是次生成因
的弯晶，即晶体形成后因受应力的作
用而变形的结果。

图白云石菱面体的马鞍状弯曲晶体
二、平行连生
同种晶体不同单体之间所有的结晶方向(包括各个对应的结晶轴、对称要素、晶面及晶棱的方向)都一一对应、相互平行而组成的连生体。

卤钠石(sulphohalite)的平行连生体
l不同单体之间所有的结晶
方向(包括各个对应的结晶轴
、对称要素、晶面及晶棱的
方向)都一一对应、相互平行。

l各单体间的格子构造是平
行、连续的(从这个意义上说
它们实际上是外形上象多晶
萤石立方体晶体的平行连生体的单晶体)。

三、双晶（孪晶）和双晶要素
1．双晶的概念
–定义：由两个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。

–特点：各单体间的格子构造是不连续的（相邻两个个体的相应的面、棱、角并非完全平行，但它们可以借助对称操作——反映、旋转或反伸，使两个个体彼此重合或平行）。

氯铜银铅矿(Boleite)双晶
2. 双晶要素
Ø要想使得双晶相邻的两个单体彼此重合或者平行，需要进行一定的操作，这些操作所凭借的几何元素（点、线、面等），就是所谓的双晶要素。

Ø双晶中相邻单体之间存在的双晶要素包括双晶面、双晶轴、双晶中心，结合面。

Ø注意双晶要素与对称要素之间的区别，双晶要素是存在于两个单体之间的，而对称要素是存在于一个单体内部的。

双晶要素决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，双晶轴不能平行偶次轴）
(1)双晶面(twinning-plane)
双晶面为一假想的平面，通过它的反映变换后，可使构成双晶的两个单体重合或达到彼此平行一致的方位。

双晶面不可能是单体上的对称面，因为双晶单体之间的格子不连续。

实际双晶中，双晶面平行
于单体的实际晶面（或可
能晶面），所以双晶面可
以用晶面符号来表示。

(2)双晶轴
双晶轴为一假想的直线，双晶中一单体围绕它旋转180°后，可与另一单体重合或达到彼此平行一致的方位。

实际双晶中双晶轴常与结晶轴或奇次对称轴的方向一致，并与晶体的一个实际的或可能的晶面垂直，因此，常用与它垂直的晶面的晶面符号来表示。

例1例2
石膏燕尾双晶
卡斯巴双晶
l 为一假想的几何点，通过它的反伸变换后，构成双晶的两个单体可相互重合或达到彼此平等一致的方位。

(3)双晶中心
注：双晶中心在实际的双晶分析中很少用到。

l 双晶中心只有在没有对称中心的晶体
中出现。

l 双晶的单体存在对称中心时，双晶轴
和双晶面同时存在且互相垂直。

l 存在多个双晶轴和双晶面时，描述时
只采用其
中的一种。

双晶要素决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，双晶轴不能平行偶次轴）
为什么？
指双晶中相邻单体间彼此结合的实际界面，是属于两个个体的共同面网，其两侧的单体晶格互不平行连续，两者的取向亦不一致。

双晶结合面不是双晶要素，只是描述双晶中两单体之间的界面，可以是平面，也可以是有规律的折面。

尖晶石双晶: 萤石双晶: 石英道芬双晶:接合面平直接合面不规则接合面不规则曲线
状
例1 例2 例3
（4）双晶接合面
文石Aragonite •双晶面/接合面•两侧格子不连续
石膏gypsum
双晶面P
双晶轴
3. 双晶律的概念和命名
双晶结合的规律称为双晶律。

双晶律可用双晶要素及其方
向来表征，并可命名。

u以双晶的特征矿物命名：尖晶石律、云母律、钠长石律等。

u以双晶初次发现的地点命名：长石双晶的卡斯巴律，石英双晶的道芬律等。

u以双晶的形态命名：石膏的燕尾双晶、锡石的膝状双晶、方解石的蝴
蝶双晶等。

u以双晶面或接合面命名：正长石的底面双晶、方解石的负菱面双晶等
u也可根据双晶轴与接合面的关系来划分双晶律，当双晶轴垂直于接
合面时，称面律双晶；当双晶轴平行接合面同时还平行于某一晶轴时，称轴律双晶；双晶轴平行接合面同时垂直于某一晶轴时，称混合律双晶。

卡斯巴律：钠长石律：
双晶轴∥[001] （只针对长石）. 双晶轴⊥（010）（只针对长石）；
4. 双晶类型
(1)接触双晶：
a. 简单接触双晶
b. 聚片双晶
c. 环状双晶
简单接触双晶
聚片双晶
环状双晶
（2）复合双晶
多个单体以不同的双晶律形成，这些不同的双晶律（或双晶要素）会发生复合，就像对称要素要发生组合一样。

上图为斜长石的卡－钠复合双晶，其中单体1－单体2、单体3－单体4为钠长石律，单体2－单体3、单体1－单体4为卡斯巴律，单体1－单体3、单体2－单体4为复合律。

(3)贯穿双晶：
两个单体贯穿形成多个单体以相同
的双晶律贯穿形
成
多个单体以不同
的双晶律贯穿形
成。

（十字石
）
5. 双晶的成因
(1)生长双晶——原生双晶
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。

氯铜银铅矿(Boleite)双晶
（1）生长双晶
斜长石(Plagioclase) 聚片双晶
例如: β-石英因温度下降转变为α-石英时
形成双晶(2)转变双晶—次生双晶
晶体形成后，因外界条件要发生相变，结构的变化导致双晶形成。

(3)机械双晶——次生双晶
在外界应力作用下晶体结构发生滑移形成双晶。

例如：方解石的聚片双晶.
3) 机械双晶
斜长石(Plagioclase)
由原子面产生机械滑移而产生双晶过程的示意图
6. 双晶的识别
(1) 凹入角：单晶为凸多面体，而多数双晶有凹角。

但要
注意的是平行连生也有凹角，应予区别。

6. 双晶的识别
(2) 假对称：单晶与双晶的对称
不同。

如图外形上就好像是一个单晶体。

α-石英（３２点群）
中以c 轴为双晶轴的道芬律贯穿双晶。

在α-石英的单晶体上，s 面—三方双锥｛１１２１｝或｛２１１１｝及x 面—三方偏方面体｛５１６１｝或｛６１５１｝
的晶面均绕c 轴（L ３）每转１２０°重复一次而成
三次对称分布。

但在图中双晶上，上述两种单形的晶面
均绕c 轴每转６０°就重复一次而成六次对称分布，表
现为６２２点群的假对称，即原L ３变为L ６，原晶体
在垂直柱面上并无L ２，但在双晶却产生了垂直柱面的
L ２。

这就表明该α-石英晶体实际上不是单晶而是双晶。

－－－－－－α-石英道芬双晶
表现出来的六次假对称
(3) 双晶缝合线：双晶的结合面在晶体表
面(包括晶面、解理面、断口)表现为“缝
合线”，缝合线可以是直线、折线或曲
线，缝合线的两侧因为是属于两个个
体，所以晶面性质有差异，如晶面条纹
不连续，明暗也可
有有所不同等。

斜长石晶体上钠长石
律聚片双晶纹α-石英道芬双晶
(4) 蚀象:可以显示双晶的存在。

石英柱面上的双晶缝合线及两边的蚀像坑
(5) 正交偏光显微镜下观察干涉色。

如单晶体则出现整体的均
匀四次消光现象(非均质体)，双晶则两个个体具有不同的消光位，出现不同步消光。

7. 矿物中双晶的分布。