HOOFSTUK 5Kristalgroei en aggregate

Begin van kristalgroei(Nucleation of crystals)

Meestal homogene kristallisering vanuit ‘n smelt of ‘n oplossing In sommige gevalle groei kristalle vanaf verskeie submediums

(substrates) Epitaksie (a)

○ Nuwe mineraal oorgroei sekere vlakke en kante van die gasheerkristal○ Orientasie van nuwe mineraal beheer deur kristalstruktuur van die gasheer

Topotaksie (b)○ Nuwe minerale groei op ‘n spesifieke oppervlak soos, bv. ‘n naat○ Orientasie van ‘n nuwe mineraal beheer deur die orientasie relatief tot die kontakoppervlak

Begin van kristalgroei(Nucleation of crystals)

Nukleus – beginpunt van kristalle Groei verder in verskillende kristalmorfologieë

Kobinasie van kristalvorme en aggregasie Kristalle is:

Euhedraal - perfekte polihedrale oppervlakke- reëlmatige en karakteristieke intervlakhoeke- groei in vrye ruimte: oplossing of smelt (fenokriste)- of vervang reedsbestaande minerale in metamorfe gesteentes (porfiroblaste)

Anhedraal - onreëlmatige oppervlakke - die geval in meeste gesteentes

Kristalhabitus Def: Tipiese uitwendige voorkoms van ‘n mineraal, ‘n

kombinasie van kristalvorme en die relatiewe ontwikkeling van hierdie vorme

Morfologieë meestal nie perfekte polihedra

Meeste minerale het egter wel ‘n karakteristieke vorm wat nuttig is vir identifikasie Ewekanting (equant) of eweassig (equiaxed) Verleng (kolomagtig, prismaties, naaldvormig, veselagtig, haaragtig) Afgeplat (platig of tafelvormig)

Kan in handmonsters en dunseksies waargeneem word as die tipiese vorm waarin ‘n mineraal kristalliseer

Kristalhabitus

Habitus Kristalvorm hang af van geskiedenis van

groeiIndien groei snelhede konstant bly met tyd word

die oorspronklike morfologie behouGroei snelhede verander dikwels met tydDit word die beste gesien in dunseksie van

minerale wat sonering of sektorsonering vertoon

Vertweelinging (twinning) Definisie: Vergroeiings waar die gasheer en die tweeling ‘n kristaltralievlak (tweelingvlak) of ‘n

kristaltralierigting (tweelingas) deel

Soos ‘n kristal normaalweg sal groei, word raamwerklae bygevoeg tot die kristalvlak in dieselfde orientasie as die vorige lae

In sommige gevalle word lae egter in die ‘verkeerde’ rigting bygevoeg

Vertweelinging begin in meeste gevalle wanneer kristalle baie klein is. ‘n Ioon in die groeiende kristal mag ‘n posisie inneem wat nie geometries perfek is nie. Indien vinnige groei plaasvind is dit moontlik dat die ioon kan dien as ‘n saad wat aantrekkingskrag het vir ander ione

om hulself dan te heg en ‘n nuwe rigting van groei kan vorm. Die nuwe deel sal dan geleidelik vergroot en die een helfte van die tweeling vorm.

Aangesien vertweelinging vroeg gebeur, is dit algemeen om te vind dat die twee tweeling-dele naby, indien nie presies nie, dieselfde grootte besit en dieselfde vlakke, merke, ets-gate ens. vertoon

Vinnige groei bevoordeel vertweelinging; stadige groei ontmoedig vertweelinging aangesien ione meer tyd het om na die korrekte posisies te skuif

Tipes vertweelinging Deurdring tweelinge (Penetration Twins)

Deel ‘n raamwerk-rigting (tweeling as) of raamwerk punt (tweeling senter). Het ‘n onreëlmatige samestellende oppervlak wat die individuele kristalle sny Hier word ‘n tweeling –kristal van ortoklaas gewys wat ‘n tweeling vorm volgens die Carlsbad

Wet met [001] as die tweeling as.

Kontal Tweelinge (Contact Twins) Deel ‘n raamwerk-vlak (tweeling-vlak of samestellende vlak). Hierdie word gewoonlik gedefinieer deur ‘n tweeling-wet wat die tweeling-vlak beskryf (d.w.s.

‘n bykomende spieëlvlak) Die voorbeeld hier is ‘n kristal van gips met ‘n kontak-tweeling op {100}

○ Swaelstert Tweeling

Kontaktweelinge kan ook voorkom as herhalende of meervoudige tweelinge.  ○ Polisintetiese tweelinge:○ Die meervoudige samestellende vlakke is parallel aan mekaar. Plagioklaas vertoon baie dikwels

hierdie soort vertweelinging, genoem die Albiet Tweeling Wet, met {010} as die tweeling-vlak. Die tweelinge is een van die mees kenmerkende eienskappe van plagioklaas.

○ Sikliese tweelinge:○ Indien die samestellende vlakke nie parallel aan mekaar is nie, maar verwant deur rotasiionele

simmetry, word hul sikliese tweelinge genoem.○ Hier word ‘n sikliese tweeling gewys soos in krisoberyl langs ‘n {031} vlak

Vertweelinging / twinning

Oorsprong van vertweelinging Daar is 3 moontlike manier waarop tweelinge vorm:

Groei Tweelinge○ Indien ongelukke gebeur tydens kristalgroei en ‘n nuwe kristal word bygevoeg tot die

buitevlak van ‘n reedsbestaande kristal, kan vertweelinging voorkom Die nuwe kristal moet ‘raamwerkpunte deel op hierdie buitevlak van die bestaande kristal Maar dit het ‘n orientasie verskillend van die oorspronklike kristal. 

Transformasie Tweelinge○ Transformasie tweelinge kom voor wanneer ‘n reedsbestaande kristal transformasie

ondergaan a.g.v. ‘n verandering in die druk of temperatuur.  Dit gebeur algemeen in mineral wat verskillende kristalstrukture en verskillende simmetrie

het by verskillende temperature of druk.  Wanneer die temperatuur of dr uk verander na waar die nuwe kristalstruktuur en simmetrie

stabiel is, word verskillende dele van die kristal gerangskik in verskillende simmetriese orientasies, en dus vorm ‘n vergroeiing van meer as een kristal.  Dauphiné en Brazil vertweelinging in kwarts vorm dikwels op die manier tydens die afname in temperatuur.   

Vervormingstweelinge○ Tydens die vervorming kan atome uit plek uit geforseer word. As dit gebeur om ‘n

simmetriese rangskikking te veroorsaak, word ‘n deformasie tweeling gevorm. Die mineraal kalsiet kan maklik vertweeling word op die manier, om polisintetiese tweelinge op {012} te produseer.

Algemene tweelingwetteIsometriese Stelsel Spinel Wet

{īī1} - is ‘n tweeling-vlak, parallel aan ‘n oktahedron. Dit kom algemeen voor in die mineraal spinel (MgAl2O4).

Fluoriet deurdringingstweeling [111] - Die tweeling-as loodreg aan ‘n okahedrale

buitevlak voeg ‘n as van drie-voudige simmetrie by.  Hierdie tweeling is die algemeenste in fluoriet

Yster-kruis (Iron Cross) [001] – Die mineraal piriet (FeS2) vertoon dikwels die yster-

kruis gevorm deur die indringing van twee pirietohedrons.

Algemene tweelingwette Tetragonale Stelsel

Vertweelinging in die tetragonale stelse kom gewoonlik voor op {011} om sikliese kontak tweelinge te vorm. 

Die minerale rutiel (TiO2) en kassiteriet (SnO2) vertoon dikwels hierdie soort tweelinge.

Algemene tweelingwette Ortorombiese Stelsel

Sikliese Tweelinge {110} – Die mineraal aragoniet (CaCO3) , krisoberyl (BeAl2O4),

en serussiet (PbCO3) ontwikkel dikwels tweelinge op {110}.  Dit het ‘n sikliese tweeling tot gevolg wat die mineraal ‘n pseudo-heksagonale voorkoms gee.

Stauroliet Wet Die mineraal stauroliet is werklik monoklien, maar dit het ‘n ß

hoek baie naby aan 90o so dit het die voorkoms van ‘n ortorombiese mineraal.  Die twee tipes deurdringingstweelinge kom in stauroliet voor op {031} (vorm ‘n rehoekige kruis) en {231} (vorm ‘n kruis by ongeveer 60o).

Algemene tweelingwette Heksagonale Stelsel Kalsiet Tweelinge

Die algemeenste tweelingwette wat in kalsietkristalle gesien kan word is {0001} en die rombohedron {012}.  Beide is kontaktweelinge, maar die {012} tweelinge kan ook voorkom as polisintetiese tweelinge as gevolg van deformasie.

Kwarts vertoon drie heksagonal tweelinge. Brazil Wet - {110} - is ‘n penetrasie tweeling wat die gevolg is van

transformasie. Dauphiné Wet - [0001] – is ook ‘n penetrasie tweeling wat die gevolg

is van transformasie. Japanese Wet - {112} - is ‘n kontak tweeling wat vorm as gevolg van

ongelukke wat gebeur tydens groei (Groei Tweelinge)

Algemene tweelingwette Monokliene Stelsel Carlsbad Wet

[001] – vorm ‘n pentrasie tweeling in die mineraal ortoklaas. Kristalle wat vertweeling volgens die Carlsbad Law vertoon twee vergroeide kristalle, een 180° geroteer om die [001] as.

Swallow Tail Twins{100}- are commonly observed in the mineral

gypsum (CaSO4.2H2O).

Algemene tweelingwette Trikliniese Stelsel Die veldspaat minerale plagioklaas en mikroklien is die

algemeenste trikliniese minerale wat vertweelinging vertoon. Twee algemene tweelingwette kan waargeneem word:

Albiet Wet○ Plagioklaas (NaAlSi3O8 - CaAl2Si2O8) toon dikwels polisintetiese

vertweelinging○ Die tweelingwet - {010} toon dat die tweeling loodreg aan die b

kristallografiese as voorkom.

Periklien Wet○ Die periklien wet het [010] as die tweeling-as. ○ Periklien vertweelinging kom voor as gevolg van monokliene ortoklaas of

sanidien wat transformeer na mikroklien (almal met dieselfde formule - KAlSi3O8).

○ Periklien vertweelinging kom gewoonlik voor in kombinasie met Albiet vertweelinging in mikroklien, maar dit is slegs waarneembaar met ‘n polariserende mikroskoop. 

Aggregasie

Multikristalle, porfiroblasts en poikilokristalle

Multikristalle: effens gemisorienteerde individuele kristalle - Quartz ‘quendels’ - Hematiet rose

Herhaalde misorientasie lei tot vorms soos: - Gekurfde oppervlakke - Saal-morfologie

Porfiroblasts: Wanner makroskopiese kristalle groei en reedsbestaande kristalle gedeeltelik of volledig verplaas

Poikilokristalle:Kirstal wat groei in poreuse gesteente om die oorspronklike gesteente-struktuur te inkorporeer (Sahara Roos – gips)

Groeieffekte Striasies - toermalyn Induiking Dislokasie en groeispirale – bariet Oplossing (etsduike /etch pits) - kalsiet

HOOFSTUK 6Isomorfisme, polimorfisme en kristallyne defekte

Isomorfie en vaste oplossing (solid solution) Isomorfie:

Dieselfde morfologie (kristalvorm) Verskillende chemiese samestelling

○ Karbonate: MgCO3 MagnesietFeCO3 SiderietZnCO3 SmithsonietMnCO3 RodochrosietCaCO3 Kalsiet

Vaste oplossing – ‘n spesiale soort isomorfie: Kation verplaas mekaar in arbitrêre hoeveelhede: d.w.s. minerale kan

‘n samestelling besit wat ‘n mengsel is van twee suiwer “eindlid” (“endmember”)samestellings

Bv: Olivien eindlede: Forsteriet – Mg2SiO4

Fayaliet – Fe2SiO4

Meeste olivien - (Mg, Fe)2SiO4

Ook: Veldspate, Piroksene

Polimorfie en fase-oorgange Polimorfie

Verskillende morfologie; dieselfde chemiese samestellingAfhanklik van eksterne toestandeBv: CaCO3 - Lae druk: Kalsiet - trigonaal

- Hoë druk: Aragoniet - orthorombies

Ondergaan faseoorgang:Herkonstruktief – bindings breek – totaal nuwe struktuurOrden-disorden – atome word geherrangskik na meer

geordende konfigurasie soos T afneemVervormend (displacive) – effense distorsie van

ruimtetrale – geen breek van bindings nodig

Fase-oorgange

Kristallyne defekte Punt defekte

Vakante of tussenruimte atoom Dislokasies (lyn defekte)

Deformasie op ‘n glipvlak Vlakdefekte

Ontmenging by lae TVermindering in simmetrie

Radiasie defekteInsluitsels: Zirkoon (U en Th) in biotiet

○ ‘Haloes’ van verskillende kleure○ Vernietiging van kristal (metamiktisasie)

Kristallyne defekte Puntdefekte

Dislokasies(Lineêre defekte)

Vlakdefekte Ontmenging en ordening