Двумерные (площадные) и трехмерные (объемные) дефекты. Эти дефекты рационально рассматривать совместно, так как в подавляющем большинстве случаев двумерные дефекты не существуют изолированно, а являются границами трехмерных дефектов. Трехмерные дефекты (вместе с их границами) – это изолированные, включенные в основной кристалл участки, имеющие собственный состав, структуру или ориентировку.
Области чужого материала в матрице кристалла-хозяина называются включениями. Они могут быть твердыми (включения других минералов или стекла), жидкими, газовыми или многофазными. Включения захватываются кристаллами при их росте, и тогда они несут важную информацию о составе и термодинамических параметрах среды кристаллизации. Включения также образуются при распаде твердых растворов или химических изменениях минералов (метасоматических реакциях).
К включениям можно также отнести области материала того же состава, что и кристалл-хозяин, но отличающиеся от него по структуре. Такие включения возникают в результате полиморфных превращений минералов после их образования или в процессе образования. Особенно часто наблюдаются ламеллярные включения различных политипных модификаций в кристаллах слоистых силикатов или других минералов, склонных к политипии. От матрицы такие включения отделяются особыми двумерными дефектами, которые называются дефекты упаковки (см. раздел …). Дефекты упаковки и прослои других политипов образуются в кристаллах, как и дислокации, в результате воздействия сдвиговых напряжений.
Наконец, к трехмерным дефектам относятся участки такого же состава и структуры, что и основной кристалл, но имеющие иную кристаллографическую ориентировку. Одну разновидность таких дефектов мы уже рассматривали в разделе 4.9 – это двойники. Напомним, что двойниковые субиндивиды разориентированы относительно матричного кристалла и друг относительно друга строго кристаллографически закономерно, углы разориентировки как правило велики – десятки градусов. Другая разновидность таких дефектов – субиндивиды блочных кристаллов. Они разориентированы незакономерно, и углы разориентировки малы – от минут до первых градусов. Размеры блоков варьируют от десятков нанометров (микроблочность) до миллиметров и даже сантиметров (макроблочность).
|
|
Блочность и двойникование – близкие явления, связанные с деформациями кристаллов. Различие заключается в механизме деформации. В случае двойникования это образование и упорядочение дефектов упаковки – аналогично политипным превращениям (рис.N.6а, б). Дефекты упаковки расширяются путем перемещения ограничивающих их частичных (двойникующих) дислокаций с вектором Бюргерса, не кратным вектору решетки (рис.N.7а, б). В случае блочности имеет место образование дислокационных границ - под действием сдвиговых напряжений или при высокотемпературном отжиге кристалла. Схема этого процесса показана на рис.N.8а, иллюстрирующем формирование простейшей дислокационной границы – стенки краевых дислокаций. Участки кристалла по обе стороны границы наклонены друг к другу под углом θ = b/h, где b – модуль вектора Бюргерса, h – расстояние между дислокациями в стенке (рис.N.8б). Такая граница называется границей наклона. Ось разворота блоков лежит в плоскости границы. Другой тип дислокационной границы – граница кручения, с осью разворота блоков, перпендикулярной плоскости границы. Она представляет собой сетку пересекающихся винтовых дислокаций (рис.N.8в). На рис.N.8г показан разориентированный блок, ограниченный четырьмя границами наклона ABCD и двумя границами кручения, параллельными плоскости рисунка.
|
|
Если блоки и двойниковые субиндивиды образуются в кристалле после того, как он закончил рост, то они являются результатом только твердофазных процессов - деформационным блокованием или деформационным (механическим) двойникованием. Если же деформации происходят во время роста кристалла, то возникающие твердофазно двойниковые субиндивиды или блоки далее развиваются путем роста непосредственно из маточной среды. Двойникование в таких случаях называют ростовым, и именно таким способом образуются рассмотренные в разделе 4.9 формы двойников. Для ростовой блочности используют особый термин – расщепление кристаллов. Это чрезвычайно распространенный процесс дефектообразования природных и синтетических кристаллов. Результатом расщепления являются очень разнообразные и часто экзотические формы роста – макромозаичные, параллельно-шестоватые, веерообразные и сноповидные (рис.N.9). Предельный случай расщепления – образование радиально- лучистых шаровидных агрегатов – сферолитов (рис.N.10). Сферолиты характерны для таких, например, минералов, как малахит, халцедон, гематит и многих других.