Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Для кристаллов синтетического аметиста, как и для кристаллов природного, характерно образование дофинейских и бразильских двойников. На тоПограммах видно формирование дофинейских двойников на грани синтетического аметиста (двойниковые /?-вростки в г-кристалле). Во многих случаях развитие дофинейских двойников происходит столь интенсивно, что г-грань через некоторое время полностью замещается /^-гранью.
Благодаря тому, что /?-грань захватывает центры окраски значительно интенсивней г-грани, двойники интенсивней окрашены и выделяются в виде конусов с вершинами, обращенными к затравке. Некоторые данные указывают на то, что эти двойники, хотя они и образовались в процессе роста, являются механическими, а не ростовыми двойниками. Исследования по склерометрии кварца показали, что дофинейские двойники образуются в кристаллах синтетического кварца и особенно в кристаллах аметиста при весьма небольших нагрузках индектора. Описываемые двойники образуются только на гранях г, обращенных вверх во время роста, т. е. зарождаются на механических включениях, оседающих на поверхность граней из раствора (в вершине каждого двойникового конуса можно увидеть под микроскопом такие включения). Можно полагать, что подобные включения в кварце создают напряжения, достаточные для формирования дофинейских двойников по деформационному механизму.
В синтетических аметистах, как и в природных, весьма широко распространены и бразильские двойники. Причем они также образуются лишь на /^-гранях. Электронно-микроскопические исследования бразильских двойников показали, что они состоят из /?-ламелей толщиной от 10 до 200 нм. Причина массового образования двойников в аметисте не ясна, можно полагать что они релаксируют напряжения, возникающие при вхождении в кварц структурной примеси железа. Данные рентгеновской топографии показывают, что кристаллы синтетического аметиста характеризуются высокой степенью дефектности: плотность ростовых дислокаций в них не поддается непосредственному подсчету и заведомо превышает 106/см2.
13* 195 Исследования, выполненные методами ЭПР и оптической спектроскопии, позволили в последние годы расшифровать природу аметистовой окраски (см. гл. 3).
Для оптического спектра аметиста характерно наличие полос поглощения при 360,540 и 930 нм (см. рис. 9). Ряд особенностей этих полос свидетельствует о том, что рассмотрение должно вестись в приближении промежуточного кристаллического поля. Для случая искаженного тетраэдра (с симметрией C2) нижнее (5I) состояние иона Fe4+ в приближении промежуточного кристаллического поля расщепляется на три подуровня (ЪА, ЪВ, 5S), а верхнее 5E — на два подуровня (5A, 5A). При этом полоса в области 540 нм может быть приписана переходу 5A (5В)->-5А, а интенсивное поглощение в области 340 нм — полосе перехода 5A(5B)-^3B (3A). Сложнее обстоит дело с полосой 940 нм, она, по-видимому, связана как с интерстицио-нальным Fp2+ (переход 5E-^-5I), так и с переходом 5A(5B)-^3A(3B) для ионов Fe4+. Для случая симметрии C2 переходы типа А-+В имеют перпендикулярную поляризацию, а типа А-+А и В-*~В — параллельную поляризацию. Спектры оптического поглощения аметистов, снятые в поляризованном свете, показывают, что поляризации полос 540, 940 и 340 нм различные. Что касается полосы 280 нм, то можно предполагать, что, по крайней мере, частично, она связана с электронно захватывающими центрами, поскольку образование ионов Fe4+ сопровождается потерей электрона, который захватывается как междуузельным ионом Fe3+ (образуется Fe2a), так и на дефектах кристаллической решетки неизвестной природы.
Аномальный плеохроизм аметистовой окраски. В г-кристал-лах синтетического аметиста (как и во многих природных аметистах) наблюдается несоответствие симметрии поглощения света симметрии кристалла. Аналогичное явление можно наблюдать и в пирамидах </?>, однако там оно часто маскируется бразильскими двойниками. На рис. 62 показаны сечения поверхностей коэффициентов поглощения для основных полос спектра аметиста плоскостью (0001). В нормально дихроичном кристалле кварца эти сечения должны быть окружностями. В исследуемом кристалле они представлены эллипсами. Природа подобного понижения симметрии кристалла была расшифрована методом ЭПР. Оказалось, что три эквивалентных положения кремния в эле-196
-dcm' [~т~|/
Рис. 62. Сечения поверхностей поглощения для основных полос аметиста плоскостью (0001): 1 — 'к =360; 2 —X =550; 3 — X =960 нм ментарной ячейке кварца в процессе роста по граням г и R резко различно заселяются примесными ионами (ионами Fe3+- в случае аметиста). Данные ЭПР показывают, что в процессе роста по граням основных ромбоэдров структурная примесь теперь преимущественно захватывается в одном из трех положений. Различие заселенностей положений кремния ионами (потенциальными центрами окраски) приводит к понижению симметрии поглощения света и, следовательно, к эффекту аномального плеохроизма. Это явление тесно связано с механизмом роста кристаллов. Оно зависит от состояния, поверхности и температуры роста, а возможно, и от пересыщения.
