第二章 晶体的生长.ppt

第二章???晶体的生长 晶体是在物相转变的情况下形成 的。物相有三种，即气体、液体和固体。 液相 气相 晶体 固相 2. 由液相转变为晶体 1） 从熔体中结晶 当温度低于熔点时，晶体开始析出，即过冷却条件下晶体才能发生。 2）从溶液中结晶 当溶液处于过饱和时，溶质从溶液中的结晶出来。其方式有： A．温度降低，如岩浆期后的热液，远离岩浆源越远温度将依次降低，可依次结晶出橄榄石、辉石等矿物晶体。另外在含有各种金属物质的热水溶液中，可沉淀出各种金属或非金属矿物，方铅矿、闪锌矿、萤石、方解石等。B．水分蒸发，如天然盐湖卤水蒸发，盐类矿物结晶出来。C．通过化学反应，生成难溶物质。 3．由固相直接转为固相 环境的变化可以引起矿物的成分在固态情况下产生改组，由一种晶体转变为另外一种晶体，方式有： 1）同质多象转变 指某种晶体在热力学条件改变时，转变为另一种在新条件下稳定的晶体，它们在转变前后的成分相同，但晶体结构不同。 2）?再结晶作用 在温度和压力的影响下，通过质点在固态条件下的扩散，细粒晶体转变为粗粒晶体的作用。如由细粒方解石组成的石灰岩与岩浆接触时，受热结晶成为由粗粒方解石晶体组成的大理岩。 3）固溶体分解 固溶体是两种或两种以上的物质在一定温度下形成的类似于溶液的一种均一相的结晶相固体。当温度下降，固熔体内部物质之间的相容性下降，从而使它们各自结晶形成独立的晶体，这就是固溶体的分离现象。 4）变晶 矿物在定向压力方向上溶解，而在垂直压力方向上再结晶，因而形成一向延长或二向延展的变质矿物，如角闪石、云母等，这样的变质矿物称为“变晶”。 二、成核作用 晶体的生成一般是先生成晶核，然后再逐渐长大。晶核：从母相中初始析出并达到某个临界大小，从而得以继续成长的结晶相微粒。 均匀成核作用 初次成核作用 成核作用 非均匀成核作用 二次成核作用 晶核可由已达过饱和或过冷却的流体相本身自发地产生，这种成核作用叫均匀成核作用；晶核也可借助于非结晶相外来物的诱导而产生，叫非均匀成核作用；晶体还可由体系中业已存在的晶体的诱导而产生，这种成核作用叫二次成核作用。 三、层生长理论 （Kossel，1927）认为质点在光滑的晶核表面堆积时，存在3种不同的占位位置，分别称为三面凹角、两面凹角和一般位置。每种位置周围分布着数量不等的质点，这些质点对欲进入该位置的外来质点具有一定的吸引作用。三面凹角周围分布的相邻质点数多于两面凹角，两面凹角周围分布的相邻质点数多于一般位置。这样质点进入3种位置后与周围质点成键数量多少就不相同，三面凹角周围分布的相邻质 三、层生长理论 晶体的理想生长过程就是：在晶核的基础上先长满一个行列，再长相邻的行列；长满一层面网以后，再长相邻的面网，如此逐层向外推移。生长停止后，最外层的面网就是实际晶面，相邻面网的交棱就是实际晶棱。 但是，实际晶体生长不可能达到这么理想的情况，也可能一层还没有完全长满，另一层又开始生长了，这叫阶梯状生长，最后可在晶面上留下生长层纹或生长阶梯。 阶梯状生长是属于层生长理论范畴的。 总之，层生长理论的中心思想是：晶体生长过程是晶面层层外推的过程。 但是，层生长理论有一个缺陷：当将这一界面上的所有最佳生长位置都生长完后，如果晶体还要继续生长，就必须在这一平坦面上先生长一个质点，由此来提供最佳生长位置。这个先生长在平坦面上的质点就相当于一个二维核，形成这个二维核需要较大的过饱和度，但许多晶体在过饱和度很低的条件下也能生长，为了解决这一理论模型与实验的差异，弗兰克(Frank)于1949年提出了螺旋位错生长机制。 四、 螺旋生长理论 由于杂质或热应力在晶格中的不均匀分布，产生内应力，当应力积累到一定限度时，晶格便会沿着某层面网发生相对剪切位移，这就形成了螺旋位错。螺旋位错的出现使平滑界面上出现沿位错线分布的凹角，介