| hlavní stránka | obsah | učebnice | mapa webu | o autorech | rejstřík |
2.5.2.4 Příklady dvojčatných srůstů
V kapitole
2.4. jsou popsány dokonalé (automorfní) krystaly, které se v přírodě
vyskytují relativně vzácné. Většina minerálů má formu zrnových agregátů,
většinou jako součást hornin. Tato krystalová zrna jsou obecně xenomorfní
(nepravidelně omezená), ale jejich vnitřní stavba je krystalická a symetrie
odpovídá příslušné bodové grupě. Srůsty zrn v agregátu jsou zcela
nahodilé, bez jakékoliv zákonitosti.
Relativně
běžné jsou ale i srůsty dobře vyvinutých krystalů nebo nepravidelných
zrn, které nejsou náhodné. Je to např. srůst shodných krystalických látek
nebo prorůstání dvou krystalických látek různého složení (epitaxie).
Tyto srůsty se řídí určitými pravidly a obecně se označují jako zákonité.
Při krystalizaci se obvykle tvoří více krystalizačních zárodků, které se postupně vyvíjí a mají vzájemně zcela nahodilou orientaci. Vzniklé krystaly se pak navzájem dotýkají nebo srůstají bez jakékoliv morfologické závislosti a takové srůsty označujeme jako náhodné nebo nezákonité.
Příkladem mohou být krystaly, které narůstají na puklině horniny a mají různou orientaci – obvykle se pak tento shluk označuje jako drúza. Pokud krystaly nahodile narůstají na povrchu dutiny směrem dovnitř, hovoříme o geodě. Krystaly stébelnatého, jehlicovitého nebo vláknitého habitu mohou tvořit náhodné srůsty ve formě stébelnatých, jehlicovitých nebo vláknitých agregátů, které mohou mít radiálně paprsčité uspořádání nebo tvoří kulovité sférolity.
Srůsty některých minerálů se řídí svojí strukturou a tato srůstová zákonitost se projeví i v morfologické orientaci srůstajících krystalů. Obvykle se rozlišují srůsty paralelní, dvojčatné, vícečatné a epitaktické.
Paralelní
srůst je agregát identických krystalů, jejichž krystalografické osy a
plochy jsou paralelní. Takové agregáty (i když reprezentovány několika
jedinci) označujeme stále jako monokrystaly (vzhledem k jejich struktuře).
Srůsty tohoto typu jsou velmi pravděpodobné, protože na úrovni atomů je
celková potenciální energie uspořádání atomů ve struktuře nižší než
u náhodných srůstů. Příklady takových srůstů najdeme u křemene,
kalcitu nebo barytu (obrázky 25-1
a 25-2).
Při krystalizaci může díky odlišnostem ve fyzikálních podmínkách dojít k mírnému vychýlení jednotlivých krystalů z paralelního směru. Takový srůst se pak označuje jako hypoparalelní. Rovněž paralelní obrůstání horní poloviny krystalu nebo narůstání krystalů na sebe ve směru vertikály se zpravidla řadí k paralelním srůstům. Příkladem mohou být holubníkovitý, resp. žezlovitý srůst křemene (obrázek 25-3) nebo cvočkovité srůsty kalcitových klenců (obrázek 25-4).
Jedná se o
symetrický srůst dvou nebo více (viz kapitola
2.5.2.3.) krystalů stejné látky.
Tyto krystalograficky definované srůsty se označují jako dvojčatné
krystaly (nebo dvojčata). Individua obou krystalů jsou vzájemně souměrná
podle dvojčatného prvku symetrie (pozor ne dvojčetný!), který je vzájemně
převádí do dvojčatné pozice. Často se na tělese dvojčatného krystalu
objevují tupé úhly krystalových hran. Dvojčatné srůsty krystalů se vyjadřují
zákonem dvojčatné symetrie, kterým může být:
1. Dvojčatná rovina symetrie, která:
je
možnou krystalovou plochou (hkl) nebo
je
rovinou symetrie tupého úhlu mezi dvojčaty.
Dvojčatná rovina zvyšuje symetrii dvojčatného celku a nemůže být totožná s žádnou rovinou symetrie na krystalu. V triklinické a monoklinické soustavě může být rovinou kolmou na krystalovou hranu nebo plochu.
2. Dvojčatná osa symetrie, která:
je
totožná s možnou osou zóny, nebo
bývá
kolmá na dvojčatnou rovinu, nebo
může
být totožná s lichočetnými osami symetrie.
Zákon dvojčatné symetrie (zkráceně dvojčatný zákon)
definuje dvojčatnou rovinu symetrie (hkl) nebo dvojčatnou osu symetrie [uvw].
Dvojčatné srůsty je možné charakterizovat i pomocí roviny dvojčetného srůstu.
Ve většině případů se jedná o rovinu totožnou s dvojčatnou rovinou
symetrie.
Dvojčatné krystaly mohou vznikat několika procesy:
srůstem
již zárodečných krystalů v dvojčatné poloze, nebo
růstem
dvojčatných zárodků během krystalizace, nebo
uložením
zárodků v dvojčatné poloze na krystal a dorůstáním na dvojče, nebo
působením
specifických fyzikálních podmínek na látky s více polymorfními
modifikacemi, nebo
účinkem
mechanického působení, hlavně tlakem (např. kalcit).
Dvojčatné krystaly jsou obvykle rozdělovány na kontaktní dvojčata (dotyková) a penetrační dvojčata (prorostlice). Kontaktní dvojčata (obrázek 25-5) se srůstají v dvojčatné rovině (mají pravidelný dotykový povrch), penetrační dvojčata (obrázek 25-6) jsou definována zpravidla směrem dvojčatné osy - jejich srůstová plocha je nepravidelná.
Vícenásobné dvojčatění vzniká, pokud opakovaně aplikujeme stejný dvojčatný zákon. Při dvojím opakování vznikají trojčata, při trojím opakování čtyřčata atd. Srůstá-li podle stejného zákona více jedinců, označujeme dvojčatění jako opakované nebo častěji polysyntetické. Jsou-li srůstové plochy rovnoběžné, vzniká polysyntetické dvojčatění, které posunuje jednotlivé krystaly určitým směrem, např. dvojčatění plagioklasů podle albitového zákona (obrázek 25-7) nebo polysyntetický srůst aragonitu (obrázek 25-8).
Pokud nejsou srůstové plochy dvojčatných krystalů rovnoběžné, vzniká cyklické dvojčatění. Vznikají tak cyklická trojčata, čtyřčata, šesterčata nebo dvanácterčata a za určitých podmínek se může pomyslný kruh uzavřít (obrázek 25-9).
Cyklické nebo penetrační srůsty některých minerálů vedou ke vzniku dojmu, že celková symetrie tělesa je vyšší než skutečná (pseudosymetrie). Takové srůsty se označují jako mimetické a setkáváme se s nimi např. u aragonitu (obrázek 25-10) nebo křemene (obrázek 25-11).
Dvojčatné srůsty mají velký význam při určování minerálů, protože některé formy jsou velmi nápadné a pro daný minerál typické.
Trikilinická soustava. S několika typy srůstů se setkáme v plagioklasové řadě. Nejběžnější je albitový zákon (obrázek 25-7), který tvoří polysyntetické lamelární srůsty podle (010) a periklinový zákon podle osy zóny [010]. Typické je dvojčatění kyanitu podle plochy (100), obrázek 25-12.
Monoklinická soustava. Typické srůsty najdeme ve skupině K-živců. U ortoklasu jsou nejznámější zákon karlovarský (obrázek 25-13), kde je dvojčatnou rovinou (100) a oba jedinci srůstají v ploše (010). Zákon manebašský (syn. adulárový) má rovinu dvojčatnou i rovinu srůstu (001), obrázek 25-14. Zákon bavenský je definován dvojčatnou rovinou (021) a stejné je i rovina srůstu (obrázek 25-15). Velmi často se ve dvojčatných srůstech objevuje sádrovec. Charakteristické je „vlaštovčí“ dvojče (obrázek 25-16) podle plochy (100) nebo tzv. „pařížská“ dvojčata podle plochy (101). Epidot může vytvářet dvojčata podle dvojčatných rovin (100) nebo méně často podle (001). Podle plochy (100) vytváří dvojčata také amfibol (obrázek 25-17), augit (obrázek 25-18), wolframit (obrázek 25-19) nebo malachit (obrázek 25-20). Podle báze (001) dvojčatí herderit, philipsit, harmotom nebo titanit.
Rombická soustava. Obvykle převládají srůsty podle plochy (110). Příkladem jsou srůsty aragonitu, který tvoří kontaktní (obrázek 25-21), polysyntetické (obrázek 25-8) i cyklické srůsty (obrázek 25-21), markazit tvoří rovněž kontaktní (obrázek 25-22) a cyklická dvojčata, cerusit tvoří penetrační dvojčata a trojčata (obrázek 25-23) a arzenopyrit tvoří penetrační dvojčata (obrázek 25-24). Staurolit je známý křížovými prorostlicemi podle plochy (032) a prorostlicemi podle (232), kdy oba jedinci svírají úhel 60° (obrázek 25-25). Tridymit tvoří lístkovitá trojčata podle (116), obrázek 25-26. Pro chrysoberyl jsou typická trojčata podle plochy (031) a stejná je i plocha srůstu (obrázek 25-27).
Tetragonální soustava. Častým srůstovým zákonem je srůst podle (101), který je typický pro kasiterit (obrázek 25-28) a rutil. Rutil pak vytváří i vícečetné cyklické srůsty (obrázek 25-29).
Hexagonální a trigonální soustava. Nejznámější jsou srůsty trigonálně trapezoedrického křemene podle tří zákonů. Srůst pravého jedince křemene s pravým, resp. levého s levým je zákon dauphinéský (obrázek 25-11), jde o prorůstání podle dvojčatné osy [0001]. Podle zákona brazilského (obrázek 25-30) srůstá pravý jedinec s levým podle dvojčatné roviny (11-20). V japonském srůstu svírají vertikály jedinců úhel 84° 33´ (obrázek 25-31). Dvojčatnou rovinou je (11-22). Minerálem velmi bohatým na srůsty je kalcit. Nejčastější dvojčatění je podle plochy záporného klence (01-12), které lze vyvolat tlakem a má formu polysyntetických a lamelárních srůstů (obrázek 25-32). Častou dvojčetnou rovinou je báze (0001) nebo základní pozitivní klenec (10-11), obrázky 25-33 a 25-34. U hematitu se setkáme s dvojčatěním podle báze (0001) nebo základního klence (10-11).
Kubická soustava. Nejčastějším dvojčatným zákonem je srůst podle plochy oktaedru (111), často označovaný jako spinelový zákon. Podle této plochy dvojčatí spinel (obrázek 25-35), magnetit (obrázek 25-35), galenit (obrázek 25-36), fluorit (obrázek 25-37), sfalerit (obrázek 25-38) nebo tetraedrit. Pro pyrit je typický dvojčatný zákon srůst podle (110), srůstají-li dva pentagon-dodekaedry označuje se srůst jako železný kříž (obrázek 25-39). Penetrační dvojčata podle (100) jsou běžná u diamantu (obrázek 25-40) a tetraedritu.
Pokud podle určitého pravidla srůstají dvě různé krystalické látky, mluvíme o epitaxi (epitaktickém srůstu). Může se jednat o srůsty dvou polymorfních modifikací, kdy složení je shodné, ale odlišuje se struktura, nebo dva různé minerály, jejichž složení i struktura jsou rozdílné. Důvodem takového srůstu je existence strukturních rovin u obou minerálů, které jsou si na úrovni atomové stavby podobné. Příkladem může být srůst staurolitu podle plochy (010) s kyanitem (obrázek 25-41) podle plochy (100), prorůstání plagioklasu podle (001) s mikroklinem podle (001) či (010), srůst tabulkovitého xenotimu a sloupcovitého zirkonu podle zóny [001] (obrázek 25-42) nebo rutilu a hematitu.
Jako pseudomorfóza se označuje jev, kdy vnější tvar minerálu neodpovídá jeho chemickému složení. Vzniká nahrazením původního minerálu jiným minerálem, který zaujme krystalový tvar předchozího. Příkladem může být nahrazení kubického krystalu pyritu limonitem, potom hovoříme o pseudomorfóze limonitu po pyritu. Mezi pseudomorfózami se někdy vyčleňují různé typy podle geneze. Mezi nejdůležitější patří následující typy.
Pseudomorfóza s.s. probíhá rozpouštěním jednoho minerálu za současné krystalizace druhého při zachování původního tvaru např. z prostorových důvodů. Mezi oběma minerály nedochází k chemické reakci. Příkladem může být vyloužení barytu a jeho nahrazení křemenem.
Pseudomorfóza alterací je založena na přeměněn původního minerálu, kdy nahrazující minerál vzniká chemickou reakcí z původního minerálu při zachování původního tvaru. Běžnými příklady je reakce anhydritu na sádrovec nebo přeměna galenitu na anglesit.
Perimorfóza (obalová pseudomorfóza) je případ, kdy na původní minerál vykrystaluje tenká vrstvička symetricky odlišného minerálu. Symetrie minerálu, který vidíme, neodpovídá jeho chemickému složení, příkladem může být tenký povlak křemene narostlý na kubickém krystalu fluoritu. Původní minerál může být přítomen pod vrstvičkou nového minerálu, nebo může být postupem času rozpuštěn a odstraněn.
Paramorfóza je případ vzájemné přeměny polymorfních modifikací určité látky. Při změně PT podmínek je původní polymorfní modifikace nahrazena jinou, ale původní symetrie je zachována. Typickým příkladem je křemen ve výlevných horninách, kdy při krystalizaci vzniknou krystaly hexagonálního b-křemene a během chladnutí horniny dojde při 573°C k přeměně na a-křemen, ale původní tvar je zachován.
Zoomorfóza
nebo fytomorfóza je případ, kdy vhodný minerál impregnuje živočišnou nebo
rostlinnou fosílii a získává tak její tvar.