Драгоценные камни стр.9
1. Симметрия кристаллов
В хорошо сформированных кристаллах, например в кристаллах граната (рис. 1) или циркона (рис. 2), хорошо видны системы подобных другу другу граней. Расположение этих подобных граней определяет симметрию кристалла (а в конечном счете — сия метршо его внутренней атомной структуры). Все кристаллы одного и того же вещества имеют одинаковую симметрию, но у кристаллов разных веществ симметрия может быть очень различной. Так, гранат имеет очень высокую симметрию, циркон — несколько меньшую, а ортоклаз (рис. 3) и аксинит (рис. 4) — еще более низкую симметрию. Элементы симметрии, присущие кристаллам,
делятся на три тина. В приведенных до сих пор примерах каждой грани кристалла соответствует подобная и параллельная грань на его противоположной стороне, и о таких кристаллах говорят, что у них имеется центр симметрии. Однако в ряде веществ рост кристаллов происходит в общем случае так, что по меньшей мере некоторые грани не имеют параллельных одинаковых граней,— у них нет центра симметрии. Примерами могут служить кристаллы сфалерита (рис. 5) и турмалина (рис. 6).
Второй элемент симметрии — плоскость Симметрии. Такой плоскостью кристалл можно мысленно разделить на две совершенно одинаковые части, но кристаллографическое понимание плоскости симметрии отличается от чисто геометрического одним важным ограничением. Две части кристалла не только должны быть одинаковыми, но они должны располагаться относительно плоскости симметрии как предмет и его зеркальное отражение. Таким образом, если в простом кубе (рис. 7) существуют диагональные плоскости симметрии, располагающиеся под прямыми углами к каждой квадратной грани, то в прямоугольном параллелепипеде (рис. 8) плоскостей кристаллографической симметрии, которые занимали бы диагональное положение, нет. Количество хорошо выраженных плоскостей симметрии изменяется от одного вещества к другому в широких пределах. В простом кубе мы видим 9 плоскостей симметрии: три плоскости одного вида проходят параллельно граням куба (рис. 9) и шесть — диагонально (рис. 7).
В ортоклазе имеется одна плоскость симметрии (рис. 10), а в кварце (рис. 11) и аксините (рис. 4) нет ни одной.
Третий элемент кристаллографической симметрии — ось симметрии. Если кристалл поворачивается вокруг такой оси, он совмещается сам с собой за полный оборот п раз; число п называется порядком оси. В кристаллах бывают оси симметрии четырех разных порядков:
при п=2 совмещение происходит через 180° — это ось 2-го порядка (двойная ось);
при п=3 совмещение происходит через 120° — это ось 3-го порядка (тройная ось);
при п—4 совмещение происходит через 90° — это ось
4-го порядка (тетрагональная ось);
при п=6 совмещение происходит через 60° — это ось 6-го порядка (гексагональная ось).
Как и в отношении плоскостей симметрии, различные вещества могут иметь самые разнообразные сочетания осей симметрии. В то время как простой куб имеет три оси 4-го порядка, четыре дси 3-го порядка и шесть осей 2-го порядка, ортоклаз, с его единственной плоскостью симметрии, имеет только одну ось 2-го порядка; у кианита вообще нет осей симметрии. Различные сочетания осей симметрии дают основу для классификации кристаллов, но перед тем, как обратиться к этой классификации, рассмотрим некоторые другие требующие внимания аспекты морфологии кристаллов.