之前我们用了三篇文章的篇幅为大家分享了单形的相关知识,但是晶体在实际生长的过程中,具体的形态却并没有那么简单,所发育的形态也不仅仅是某一个单形,看看下图,左图是海蓝宝石的实际晶体,右图是绿柱石常见理想形态,我们会发现,晶面并不是同形等大的,所以这意味着这个形态一定不是简单的由一个单行组成,但是在众多的晶面中,我们会发现有很多晶面却是同形等大的,这完全符合单形的定义,所以晶体在实际生长的过程中,应该是由不同种类的单形组合而成的。
另外,开形类的单形(单面、双面、单锥类等单形)是无法形成一个封闭的空间的,但是实际的晶体却一定是一个封闭的空间,而开形必须要与其他单形相聚,才能够形成一个封闭的空间。
——这就是今天要分享的内容——聚形。
聚形的定义:单形的聚合称为聚形,是由两个或两个以上单形组成的。
需要注意以下几点:
1、单形的相聚并不是任意的,必须是同一对称型的单形才能相聚;
2、第一条中所指的单形,必须是结晶单形,而不是几何单形。
3、聚形的对称型是已知的,因此组成聚形的所有单形,都与聚形的对称型完全相同。
聚形是如何相聚的呢?
单形的相聚,我们可以理解为两个结合形态,在空间上去公共的部分,就是单形的相聚。
为了更好的理解,我们先看一张平面图中菱形与长方形的相聚。将两个图形的中心重合,然后画出两个图形的公共区域,就是下图中的蓝线部分,然后将其单独取出,就变成了菱形与长方形的聚形了。
如果能够很好的理解平面图,我们在来理解立体图形就会容易很多。下面我们看看四方双锥和四方柱之间的聚形。首先依然是将四方双锥和四方柱的中心重合放置,然后找到他们的公共区域,就是下图中的蓝色部分,然后将其单独取出,就形成了四方双锥与四方柱之间的聚形了。
如果能够很好的理解晶体的聚形,如果有兴趣,可以研究一下下面这张图片。图片中的左上角是五角十二面体(用黑色表示),右下角是八面体(用红色表示),中间是两者形成的聚形,从做上到右下,聚形从“以五角十二面体为主的聚形”逐渐变换为“以八面体为主的聚形”,这中间的过程是连续的。
聚形分析:
说完聚形的形成,这是一个正向思维的过程,但是,当我们拿到一个真实晶体的时候,观察到的一定是“聚形”这一结果,那么这个聚形到底是由那些单形组成的呢?这就是一个逆向思考的过程,我们将这个过程称之为——聚形分析。
《结晶学与矿物学》中给出的例子相对复杂一些,在这里,我选区一个相对简单一点的例子。
下图是符山石的理想形态,我们以该矿物为例,进行聚形分析。
其实对于聚形分析有几种方法,我们来分别进行介绍
第一种方法:延伸法
1、观察晶面的种类
由于单形是由一组同形等大的晶面组成的,所以当我们找到一组同形等大的晶面时,这一组晶面必然属于同一单形,那么根据符山石的晶体,我们可以找到三种晶面,因此可以确定该聚形至少有三种单形组成的。
2、寻找对称型,确定晶体的对称型,并且确定晶体对应的晶族与晶系
由于特定的单形只能出现在特定的对称型中,并且特定的对称型,能够出现的单形也往往有限,这一步的主要作用就是用于缩小单形的范围。
根据符山石的晶体,可以确定他的对称型为L44L25PC,属于四方晶系,能够出现在四方晶系的单形主要包括四方柱、四方双锥、四方单锥、平行双面等。
3、将所有的晶面无限延长,观察可以组成的形态。
根据符山石的形态,我们发现以下规律:
(1)m面可以上下的无限延伸下去,不能形成一个封闭的图形,属于开形,其延长方向平行于高次轴L4,与四方柱的特点明显吻合,因此m面属于四方柱;
(2)c面是由两个相互平行的面组成的,可以无限的延伸下去,属于开形,与平行双面的特点相吻合;
(3)p面由八个面组成,通过延长我们发现,这八个面可以形成一个闭形,在四方晶系中,与四方双锥的性质相吻合,因此该面应该属于四方双锥。
4、确定单形组成
最终我们得到的结论是,符山石是由四方柱、四方双锥和平行双面三个单形组成的。
第二种方法:单形符号法(教材中介绍的方法)
1、寻找对称型,确定晶体的对称型(理由见上一方法)
2、根据晶体的对称型,划分晶体的晶族,并进一步确定其晶系(理由见上一方法)。
3、根据定向的原则,选取晶轴,确定晶体定向(如下图所示)
4、根据晶面的形态,确定单形的数量(理由见上一方法)
5、根据晶面与坐标轴之间的关系,确定单形符号:m的单形符号为{100}、c的单形符号为{001}、p的单形符号为{h0l};
6、通过查表,确定单形:m为四方柱、c为平行双面、p为四方双锥。
好了,讲完聚形的分析,有兴趣的同学,可以在下面这些晶体中进行练习。
好了,关于聚形的相关知识就分享到这里,希望对大家有所帮助。
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