实际晶体的形貌和规则连生

第七章实际晶体的形貌和规则连生

前面各章对晶体形态几何规律的讨论都是以理想晶体为对像的。所谓理想晶体，其外形应为面平棱直的凸几何多面体，同时，一个晶体上属于同一单形的各个晶面应该是同形等大的。但是实际晶体的生长条件往往是复杂变化的，致使晶体不能完全按理想形态发育。此外晶体在形成以后，还会继续受到外界各种因素的作用，从而加深了晶体非理想发育的程度。可以说，一切实际晶体都是非理想状态的，不同的只是它们偏离理想状态的程度大小而已。

在实际晶体中，最常见的是所谓歪晶。其次，在某种特定环境下长成的晶体，以及在长成后又遭受某种变化的晶体，都会形成一定的特殊形态，并在晶面上留下一些细微的、形状规则的花纹，即晶面花纹。另外，同种晶体的不同个体或者不同种的晶体还会连生在一起，构成晶体的规则连生和不规则连生。在研究了晶体的理想形态以后，还需要对实际晶体的形态及连生规律进行讨论。

第一节实际晶体的形态

一、歪晶

就晶体而言，它有自发地长成规则几何多面体外形的性质。然而在大多数条件下，由于受空间的限制以及其它诸多复杂条件的影响，结果便形成了不规则不理想的结晶多面体，使一个晶体上同一种单形的各个晶面不再保持相同形状和大小，形成歪晶。

所以歪晶是指偏离本身理想形态的晶体。歪晶通常表现为同一单形的各个晶面不是同形等大，有时部分晶面甚至可能缺失，它们都是由非理想生长造成的（图7-1）。

晶体的理想形态与实际形态尽管有明显差异，但是对于同种晶体而言，同一单形的所有晶面必然具有相同的花纹和物理性质，而且对应晶面间的夹角不变，体现晶体自身固有的对称性。可以通过晶体的测量和投影，恢复其理想形态和对称特征。

二、骸晶

晶体沿晶棱和角顶方向特别发育，晶面中心相对凹陷，晶体不呈凸多面体形态，而是成为某种形式的骨架，称为骸晶。骸晶主要呈漏斗状、树枝状、羽毛状等形态（图7-2）。雪花及玻璃窗上的冰花都是冰的骸晶。骸晶是晶体一种常见的特殊形态，在熔体的快速冷却或者是粘度过大的条件下，会导致溶质的供应不均匀，由于晶体

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的角顶和晶棱部位接受质点堆积的机会远比晶面中心大，使晶体沿角顶和晶棱生长速度特别快，结果便形成了骸晶。

三、凸晶

各晶面中心均相对凸起成曲面，晶棱则弯曲呈弧线的晶体称为凸晶（图7-3）。凸晶是晶体形成后又遭受溶蚀的结果。由于角顶及晶棱部位的质点的表面能比晶面中心大，接触溶剂的机会也比晶面中心多，所以溶解较快形成凸晶。

a b

c

图7-1 理想晶体形态及其歪晶

a.八面体与八面体歪晶；

b.立方体和八面体聚形及其歪晶

c.菱形十二面体及其歪晶

图7-2 漏斗状的石盐骸晶 图7-3 金刚石的菱形十二面体凸晶

96 四、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， 即晶体在生长的过程中，由于某种还不十分清楚的 原因，晶体不断伴随着有规律的破裂或者是内部结

构中镶嵌块的偏斜堆积，结果造成晶体外形上的某 种规则偏斜，形成弯晶。最常见的是白云石、菱铁 矿的马鞍状的弯曲晶体（图7-4）。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 图7-4 白云石菱面体的 结果。

马鞍状弯曲晶体

第二节 晶面花纹

实际晶体在生长或溶蚀过程中，会在晶面上留下各种花纹。有的花纹用肉眼或低倍放大镜就能看到，有些极精细的晶面花纹为肉眼所不能看到。因此长期以来，人们认为大多数的晶体具有光滑的晶面。然而，本世纪40年代以来，随着高分辨率的电子显微镜、相衬显微镜、微分干涉显微镜和多光束干涉仪等先进光学仪器的出现，使晶体表面微观现象的观察达到了纳米级范围。特别是80年代初研制成功的扫描隧道显微镜，它具有原子级的分辨率，能见到晶体表面的原子台阶，展示出晶体表面的缺陷，可以获得非常精细的表面微形貌图象（图7-5）。

图7-5 金刚石在不同形成条件下，{111}（上）和{100}（下）面的表面微形貌

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晶面花纹主要包括晶面条纹，生长层、螺旋纹、生长丘和蚀像等。

一、晶面条纹

在许多晶体的晶面上可以见到一系列平行或交叉的条纹，称为晶面条纹。根据成因不同，晶面条纹又可以分为聚形纹、生长纹、双晶纹和解理纹等。

⒈ 聚形纹：聚形纹是两种单形交替生长留下的痕迹。由于聚合在同一晶体上的不同单形交替重复出现，其交界线所构成的条纹称为聚形纹。例如黄铁矿（FeS 2）晶体，属于m3对称型，常结晶成立方体a{100}、八面体o{111}、五角十二面体e{hk0}单形或它们的聚形。在立方体及五角十二面体晶面上可以见到三组互相垂直的条纹，用肉眼或放大镜仔细观察，可以发现它们呈阶梯状，这是立方体a{100}和五角十二面体e{hk0}两种晶面交替出现的结果（图7-6）。又如石英（三方晶系，对称型32）晶体的六方柱面上常有横纹，它是由六方柱m{10ī0}、菱面体r{10ī1}、z{01ī1}相互交替生长的结果（图7-7a ）。电气石（三方晶系，对称型3m ）晶体的柱面常有细窄的纵纹，这是由两个取向稍有不同的三方柱晶面交替出现的结果（图7-7b ），由于从一种晶面过渡到另一种晶面只有微小倾斜，使电气石垂直C 轴的横切面呈球面三角形。

a

图7-6 黄铁矿的晶面条纹 图7-7 石英（a ）和电气石(b) 的晶面条纹

⒉ 生长纹：是指晶面上一系列平行的堆叠层。是由晶面平行向外推移所形成的如地形等高线一样的花纹。生长层的厚度差别很大，有些较厚，肉眼就可以看见生长层所构成的阶梯，有些则非常薄，甚至只有单个分子层的厚度，用扫描电子显微镜才能观察到，如果用相衬显微镜则能够精确测出每一个生长层的厚度。

⒊ 双晶纹：双晶结合面与晶面相交，交线所构成的条纹即为双晶纹。常见的为聚片双晶纹，它表现为一组平行的条纹。图7-8所示为方解石晶体的聚片双晶纹。 ⒋ 解理纹：解理面与晶面相交，交界处即形成解理纹，见于具有极完全解理的晶体如白云母柱面上。

二、晶面螺纹

螺旋纹是由于晶体的螺旋状生长而在晶面上留下的螺旋状线纹。不同的晶体，

螺旋生长层的形状、大小、螺纹间距及厚度都有所不同，常见的有圆形螺旋纹、多