КРИСТАЛЛЫ
Минералы
представляют собой физически и химически гомогенные тела. Их химический состав
чётко определён. Минералы имеют определённую форму, обусловленную объективными
законами. Основная часть минералов образует кристаллы, в которых различают
плоскости граней, вершины и углы. Внешний облик кристаллов зависит от их
атомной структуры: они состоят из атомов, расположенных в определённом
порядке. Хотя внешний облик кристалла из-за дефектов физического
строения, вызванных условиями роста, выглядит неправильным, минерал сохраняет
свою структуру на атомном уровне.
Однако не все
минералы обладают совершенной геометрической формой; расположение атомов и
расстояние между ними у них не соответствует никакой структуре. В этом случае
мы имеем дело с аморфными минералами. Они обладают глобулярным или зернистым
строением, как например, опал. В конечном итоге аморфные минералы
стремятся перейти в кристаллическое состояние, так как они являются
неустойчивыми образованиями. Структура кристалла определяется составляющими его
ионами, атомами и молекулами, которые расположены в геометрическом порядке,
образуя кристаллическую решётку.
Существует
большое количество типов решётки, определяющимися расположением основных
компонентов. Наиболее простой тип, который характерен для многих минералов –
решётка галита (NaCl): 
Другие решётки
имеют более сложное строение.
Расположение
атомов в кристаллической решётке минерала определяет внешний облик его
кристаллов: расположение граней, рёбер и вершин зависит от нескольких законов,
которые управляют внутренним строением минерала. Углы наклона граней
характеризуют каждый отдельный минеральный вид – их значение одинаково
для кристаллов данного минерала, независимо от размера индивида.
Симметрия кристаллов
Так как
кристаллы состоят из повторяющихся геометрических фигур, все они обладают
симметрией. Для симметрии характерны такие понятия как плоскость
симметрии, ось симметрии и центр симметрии.
Плоскость
симметрии: плоскость,
проходящая через центр тяжести и разделяющая кристалл на две симметричные
(зеркальные) части.
Ось симметрии: прямая линия, которая проходит через центр тяжести и
вокруг которой при вращении на 360⁰ кристалл повторяет один из
морфологических элементов (грань, ребро, вершина). Количество таких повторений
соответствует порядку оси симметрии: поворот на 180⁰ для оси
второго порядка, поворот на 120⁰ для оси симметрии третьего порядка,
поворот на 90⁰ для оси четвёртого порядка и поворот на 60⁰ для оси
шестого порядка.
Центр симметрии: точка внутри кристалла, совпадающая с центром
тяжести и коррелирующая два диаметрально противоположных морфологических
элемента.
Элементы симметрии: а - плоскость симметрии, в - ось симметрии, с - центр
симметрии.
На основании
совокупности симметричных элементов кристаллы подразделяются на 32
класса, сгруппированные в 7 систем (сингоний), которые, в свою очередь,
объединены в 3 группы.
Монометрическая группа обладает максимальной симметрией, потому что
кристаллическая решётка имеет одну и ту же единицу измерения в трёх основных
ортогональных направлениях.
Диметрическая группа характеризуется основной вертикальной осью
симметрии либо шестого порядка (гексагональная система), либо четвёртого
порядка (тетрагональная система), либо третьего порядка (тригональная система).
Своё название она получила в следствии того, что в кристаллической решётке
вертикальное направление единиц измерения отличается от горизонтальных единиц
измерения. Кристаллы, относящиеся к этой группе имеют степень симметрии от от
среднего до высокого порядка.
Триметрическая группа называется так потому, что три основных
направления имеют три различные единицы измерения. Симметрия в этой группе
всегда низкого порядка.
Сингонии (кристаллографические системы)
Все формы
кристаллов образуют 7 сингоний: кубическую, тетрагональную, гексагональную,
тригональную, ромбическую, моноклинную и триклинную (иногда гексагональную и
тригональную сингонии объединяют в одну). Каждая сингония определяется
относительной длиной и ориентацией кристаллографических осей. Кристаллы любой
сингонии объединяют разные внешние формы. Пример форм кубической сингонии:
Кубическая
сингония
Все
три оси имеют равную длину и расположены перпендикулярно друг к другу. Данная
сингония имеет максимальный уровень симметрии. Пример минералов с такой
сингонией: галенит, галит, серебро, золото, флюорит, пирит, гранат, шпинель,
магнетит, медь.
Тетрагональная
сингония
Три
оси расположены перпендикулярно друг к другу, две оси имеют одинаковую длину,
третья (главная ось) либо короче, либо длиннее. Например, везувиан,
халькопирит, циркон, касситерит, рутил, вульфенит, шеелит.
Гексагональная
(и тригональная) сингония
Три
равные оси пересекаются под углом в 60⁰, плюс одна ось другой длины,
пересекающаяся под прямым углом. Гексагональные кристаллы имеют симметрию до
шестого порядка, тригональные – до третьего. Например, берилл, кварц.
Ромбическая
сингония
Характерны
три неравные оси, перпендикулярные друг другу. Например, барит, оливин, топаз,
сера, марказит, арагонит, целестин, церуссит.
Моноклинная
сингония
Три
неравные оси, только две из них пересекаются под прямыми углами. Пример:
селенит, гипс, слюда, ортоклаз, манганит, роговая обманка, бура, азурит,
аурипигмент, авгит, диопсид.
Триклинная
сингония
Все три оси имеют разную длину и пересекаются под острыми углами. Это
система с самым низким уровнем симметрии. Напимер, микроклин, плагиоклазы
(альбит, анортит), бирюза, каолинит, змеевик, амблигонит.
Форма и рост
кристаллов
В природе кристаллы, как правило, не имеют идеальной формы.
Это связано с условиями роста, на который влияет химический состав среды
кристаллизации, а также температура, давление, скорость кристаллизации и т. д.
Изредка встречаются кристаллы правильной формы, которые формировались в
благоприятных условиях – это, например, гипс в глинистой среде или минералы на
стенках жеоды. Грани таких кристаллов хорошо развиты. Наоборот, кристаллы, образовавшиеся
в изменчивых или неблагоприятных условиях, часто бывают деформированы.
Агрегаты, двойники, псевдоморфозы
Часто встречаются кристаллы, которым во время роста не
хватало пространства, поэтому они срастались друг с другом, образуя при этом
неправильные массы и агрегаты. В свободном пространстве среди горных пород
кристаллы развивались совместно, образуя друзы, а в пустотах – жеоды. По своему
строению такие агрегаты весьма разнообразны. Для описания агрегатов часто
используют термины: зернистый, волокнистый, лучистый, почковидный,
гроздьевидный, сталактит, концентрический, оолит, массивный.
При формировании кристаллов часто образуются двойники, когда
два кристалла одного минерального вида срастаются друг с другом по определённым
правилам. Двойники возникают при контакте или при прорастании. В случае
прорастания кристаллы могут располагаться под углом (ставролитовые кресты), или
параллельно друг другу («карлсбадские двойники» ортоклаза). Если двойник
состоит из трёх и более кристаллов, он называется полисинтетическим (часто –
альбит). Иногда в природе встречаются псевдоморфозы – кристаллы, имеющие форму
другого кристалла. Они образуются при полном химическом замещении одного
минерала другим с сохранением формы предыдущего. Например, лимонит в форме
кубических кристаллов пирита.
Кристаллографические
формы
Форма, со всех
сторон замыкающая пространство (закрытая форма)
Изометрические
формы – имеют разное
количество равных граней: например, тетраэдр (4грани); куб (6 граней);
октаэдр (8 граней); додекаэдр (12 граней).
Неизометрические
формы – имеют парные
равные грани: например, ромбоэдр, бипирамида, скаленоэдр.
Форма, не
полностью замыкающая пространство (открытая форма)
Диэдр (две
грани под углом).
Моноэдр (одна
плоская грань).
Пинакоид (пара
параллельных граней).
Призма (берилл,
ортоклаз).
Пирамида (имеет
от 3 до 16 граней).
Форма
кристаллизации
Тонковолокнистая
(улексит).
Древовидная
(самородная медь и серебро).
Плоская, как
лезвие ножа (барит).
Гроздьевидная
(азурит, гемиморфит).
Волосовидная
Столбчатая
(арагонит).
Коркообразная
(лимонит).
Скрытокристаллическая
(халцедон).
Дендритовая
(пиролюзит, псиломелан, медь, золото).
Друзовидная
Волокнистая
(асбест, силлиманит, стронцианит).
Слоистая
(слюда).
Шаровидная
(пренит).
Воронкообразная
(галит).
Листоватая
(хлорит).
Мамиллярная
(малахит).
Массивная
Желвачная
(халцедон, черт).
Оолитовая
(шамозит).
Радиальная
(марказит, антимонит, стильбит).
Почковидная
(гематит).
Сетчатая
(церуссит).
Рутиловая
(рутилоносный кварц).
Звёздчатая
(пектолит).
Таблитчатая
(барит, линарит).