Моноклинная сингония кристаллов

Кристаллографические оси. Моноклинные кристаллы описываются в трех осях неравной длины. Единственное ограничение на угловые отношения: углы аАb (у) и сАb (а) должны равняться 90°. Для большинства кристаллов угол между +a и +c больше 90°, но в редких случаях может также равняться 90°. В таких случаях моноклинную симметрию нельзя выявить по морфологии. Двойная поворотная ось, или направление, перпендикулярное зеркальной плоскости, обычно выбирается как ось b, ось а наклонена вперед вниз, а ось с — вертикальна. Эта ориентировка, известная как «вторая установка», традиционная у минералогов.

Кристаллографические константы моноклинных кристаллов включают осевые отношения, обозначаемые как а:b:с, где в качестве единицы выбирается b, и угол β. Расчеты осевых отношений, которые просто и непосредственно выполняются в ортогональных системах, становятся запутанными и утомительными в косоугольных системах. Формулы, употребляемые при этих расчетах, можно найти в более основательных курсах но кристаллографии. Рис. 2.57 представляет кристаллографические оси моноклинного минерала ортоклаза, осевые константы которого выражаются как a:b:с = 0,658:1:0,553; β = 116°01'.

Хотя направление оси b фиксируется симметрией, направления, которые служат осями a и с, нужно выбрать, а они зависят от габитуса кристалла и спайности. Если кристалл удлиненный (призматический габитус) параллельно некоторому направлению в плоскости а—с, то это направление часто служит осью с. Кроме того, если имеется развитая наклонная плоскость или плоскости, такие как плоскости с или r на рис. 2.65, то ось а может быть выбрана параллельно им. Вполне возможно, что будут существовать два или даже больше одинаково хороших выбора, но при описании нового минерала кристалл принято ориентировать так, что с < а.

Спайность — также важный фактор при ориентировке моноклинного кристалла. Если имеется хорошая спайность по пина-коиду, параллельная оси b, как в ортоклазе, то она обычно выбирается как базальная спайность. Если есть два эквивалентных направления спайности, как в амфиболах и пироксенах, то они обычно принимаются за вертикальную призматическую спайность.

2/m — призматический класс

Симметрия — i, 1A2, 1m (L2PC). Осью b является 2-ная поворотная ось, оси а и с лежат в зеркальной плоскости (рис. 2.58). На стереограмме (рис. 2.59) показана симметрия призмы (четвертого рода). Так как ось а наклонена вниз и вперед, то она не лежит в экваториальной плоскости и положительный конец пересекает сферу проекций в южной полусфере.

Формы. В призматическом классе моноклинной системы есть только два типа форм — пинакоиды и призмы.

1. Пинакоиды (рис. 2.60).

Передний, или а-пинакоид {100}. Пересекает а, параллелен b и с.

Боковой, или b-пипакоид {010}. Пересекает b, параллелен а и с.

Базальный, или с-нинакоид {001}. Пересекает c, параллелен а и b.

Пинакоиды второго рода: положительный {hol}, отрицательный {hoi}.

Так как противоположные конпы оси а не взаимозаменяемы, то призм второго рода не существует. Вместо них есть пинакоиды {hoi} между {100} и {001} и {hol} между {100} и {001}. Следует подчеркнуть, что эти две формы не зависят друг от друга, и присутствие одной из них не требует наличия другой (рис. 2.61 и 2.62).

2. Призмы. Четырехгранная призма — это общая форма {hkl}, частные формы {okl} и {hko} также являются призмами.

Призма первого рода {okl}. Г рани пересекают оси b и с и параллельны оси а (рис. 2.63).

Призма третьего рода, или вертикальная призма {hko}. Грани пересекают оси а и b и параллельны оси с.

Призма четвертого рода положительная {hkl}, отрицательная {hkl}. Грани этих двух независимых форм пересекают все три кристаллографические оси. Если грани призмы в верхней части кристалла пересекают положительный конец оси а, то призма положительная, если они пересекают отрицательный конец а, то призма отрицательная (рис. 2.64).

Единственная фиксированная форма в этом классе — это боковой пинакоид. Другие формы могут изменяться с выбором осей а и с. Например, передний пинакоид, базопинакоид и пинакоид второго рода могут переходить друг в друга при поворотах вокруг оси b. Tаким же образом три призмы могут изменять свое название.

Характерные комбинации описанных выше форм даны на рис. 2.65.

Многие минералы кристаллизуются в моноклинном призматическом классе, из наиболее обычных укажем:

m — диэдрический безосный класс

Симметрия — 1m(P). Одна вертикальная зеркальная плоскость (010), включающая кристаллографические оси а и с. Моноклинный безосный диэдр и его стереограмма показаны на рис. 2.66.

Формы. Диэдр безосный (дома) — это двугранная форма, симметричная относительно зеркальной плоскости, в противоположность диэдру осевому (сфеноиду) (рис. 2.68), который симметричен относительно 2-ной поворотной оси. Общие формы {hkl} и {hkl}, та и другая безосные диэдры, каждый соответствует двум граням призмы четвертого рода призматического класса. Частные призмы {okl} и {hko} класса 2/m становятся безосными диэдрами {okl}, {okl} и {hko}, {hko}. Форма {010} — пинакоид, но все грани, секущие зеркальную плоскость, такие как {100},{100}, {001}, {00Г} и {hoi}, {hol}, являются моноэдрами.

Редкие минералы — хилгардит, Ca2ClB6O8(OH)2 (рис. 2.67) и клиноэдрит, Ca3Zn2(OH)2Si2O7*H2O — представители минералов, которые кристаллизуются в этом классе.

2 — диэдричсский осевой класс

Симметрия — 1A2 (L2). Кристаллографическая ось b — это 2-ная поворотная ось. На рис. 2.68 показаны осевой диэдр и его стереограмма.

Формы. При отсутствии плоскости симметрии c-c ось b полярная, и у противоположных ее концов присутствуют разные формы. Пинакоид {010} класса 2/m становится двумя моноэдрами {010} и {010}. Аналогично каждая призма первого, третьего и четвертого рода вырождается в пару энантиоморфных осевых диэдров. Осевой диэдр (сфеноид) — это двугранная форма, симметричная относительно 2-ной поворотной оси, в противоположность диэдру безосному, симметричному относительно плоскости. Общей формой, таким образом, является осевой диэдр {hkl} со своим энантиоморфным эквивалентом {hkl}. Остальные частные призматические формы класса 2/m становятся осевыми диэдрами {okl}, {okl} и {hko}, {hko}. Могут присутствовать пинакоиды {100}, {001}, {hoi} и {hoi}.

Минералы, представленные в диэдрическом безосном классе, редки, главные среди них члены изоструктурной группы галотрихита, из которых пикерингит MgAl2(SO4)4*22Н2O — наиболее обычный минерал.