Совместный рост кристаллов

Совместный рост кристаллов - явление, когда из раствора или расплава одновременно растут два кристалла разных веществ. При этом на их границе образуется характерная пилообразная поверхность, называемая поверхностью совместного роста (или индукционной поверхностью, или индукционной штриховкой).

Первым её описал, насколько я смог установить, Александр Евгеньевич Ферсман. Что интересно, в одном из основных справочников по петрографии, «Петрографическом словаре Ф.Ю. Левинсона-Лессинга и Э.А. Струве» 1963-го года этого термина нет, да и сама статья Ферсмана не пользуется известностью, хотя на ней построена интерпретация многих геологических процессов. Ниже приводится текст заметки, в которой Ферсман формулирует закон совместного роста (сохранена оригинальная орфография).

Интересующимся очень рекомендую почитать короткую статью Рашковича и Петровой "Кристаллизация оксалата кальция".

A.E. Ферсман. Элементы разграничения двух одновременно кристаллизующихся веществ. ОФМ 7 XII 1921. (A. Fersman. Elements de délimitation de deux sub­stances se cristallisant simultanément).

В своих исследованиях над одновременным ростом кварца и полевого шпата (А. Ферсман. Письменная   структура пегматитов и причины её возникновения. ИАН 1015. 1211) я разобрал частный случай совместной кристаллизации и установил термин кристалло­графической индукции. Под этим термином я подразумевал совокупность тех явлений, которые вызываются на одном из одновременно кристаллизующихся веществ, занимающем подчиненное место при более энергичном росте другого. Индуктированное вещество вытягивает свои многогранники перпендикулярно к быстро растущей грани индуктирующего, при чем ограничивается рядом цилиндрических поверхностей, образованных ритми­ческим перемещением ребра, получающегося при пересечении возможных граней индуктированного и фактически растущей грани индуктирующего. Эта законность носила совершенно постоянный характер и могла быть подтверждена многочислен­ными измерениями, при чем геометрически были найдены весьма простые схемы для анализа этих явлений.

Наблюдение, однако, столь постоянных в природе и лаборатории поверхностей разграничения различных веществ показало, что такая неодинаковая роль двух веществ представляет лишь частный и далеко не самый обычный случай сростания и что чаще нет возможности отличить индуктируемый кристалл от индуктирующего, а влияние на формы роста и элементы ограничения совершенно взаимно.

Уже исходя из поставленного выше определения индукции можно было a priori вывести в общей форме ту законность, которою определяется поверхность разграничения, а именно: разграничение двух одновременно кристаллизующихся веществ определяется цилиндрически искривленною поверхностью, образуемою ритми­ческим перемещением ребра между двумя возможными в месте соприкосновения гра­нями того и другого вещества.

В этой общей форме закон взаимной индукции применим не только для раз­личных веществ, но и для одного и того же вещества, на границе разграничения двух различно ориентированных кристаллических многогранников, а также для элементов ограничения кристалла в местах начала его роста.

Практически, рядом измерений, мною доказано, что в образовании таких ребер взаимной индукции играют роль наиболее важные возможные грани кристалла, определенные простыми индексами и отвечающие наиболее важным плоскостям простран­ственной решетки. Такие грани и являются наиболее вероятными при образовании ребра взаимной индукции. Проводя плоскость перпендикулярную к такому ложному ребру взаимной индукции, мы получаем на сфере геометрическое место точек воз­можных граней каждого из индивидуумов. В случае нанесения на сферу нескольких таких кругов, отвечающих соседним поверхностям разграничения, мы обычно (не всегда) получаем в пересечении положение искомой грани, вызвавшей индукционное ребро. Определение этой же точки часто облегчается наличием спайности и т. д.

Более сложный вопрос вызывает изучение самих цилиндрических искривлений — как поверхностей разграничения. В одном крайнем случае все они сливаются в одну исштрихованную плоскость, что наблюдается при пассивности индуктирующего эле­мента, напр, при воздействии на кристалл дна кристаллизатора. В этом частном случае поверхность постороннего тела, на котором происходит рост, играет роль инду­ктирующего вещества. В другом крайнем случае, осуществляемом напр., при росте полевого шпата и кварца, одно вещество (полевой шпат) всецело подчиняет себе рост второго, цилиндрические поверхности ограничения которого вытягиваются в пределе в плоскости, перпендикулярные к плоскости основной грани роста полевого шпата. Между этими крайними случаями есть многочисленный ряд переходов, обусловливаю­щий своеобразные зернистые и гранофировые структуры во всем их разнообразии.

Во всяком случае вышеприведенный закон определяет собою формы ограничения одновременно кристаллизующихся тел. Подобно элементам разграничения и других фаз вещества (напр, жидкой и жидкой, жидкой и твердой, анизотропной и жидкой), этот закон намечает собою особую область явлений, параллельную явлениям кри­сталлизации в жидкой или газообразной среде и представляющую, аналогично капле, пленке или кристаллу, форму равновесия анизотропных фаз вещества в случае одно­временного их возникновения. Проявления его столь обычны в кристаллографии и минералогии, что с ними привыкли, считаться как с таковыми, не пытаясь, однако, объяснить их путем отыскания точных законностей. Многообразные штриховки и своеобразные поверхности соприкосновения кристаллов в жеодах или в столбчатых структурах, энигматические или иррациональные грани при соприкосновении с чужим веществом в месте роста, формы ограничения зерен в кристаллических аггрегатах и в пегматитовых структурах (напр, строение мрамора или эвтектик металлических или солевых сплавовъ) — все это получает с точки зрения предложенной мною форму­лировки простое и геометрически обоснованное объяснение. Что касается до физи­ческой стороны вопроса, то она подлежит дальнейшему исследованию, хотя нельзя не видеть, что роль в элементах ограничения упомянутого ребра является логически ясной, так как ребро взаимной индукции является единственным общим элементом для воз­можных плоскостей обоих одновременно растущих веществ.

Доклады Российской Академии Наук, 1922, стр. 7-8.