Индуцирующее влияние кристаллических структур при синтаксии и эпитаксии

Предварительно необходимо напомнить, что все термины с корнем «-такси-» (включая привычные «такси» как средство передвижения и грамматическую категорию «синтаксис») происходят от греческого гa/Jg {направленный, закономерный), подчеркивающего закономерность, лежащую в основе явлений, выраженных этими понятиями.

Синтаксия — это одновременный совместный рост двух или более фаз (литералов), закономерно ориентированных относительно друг друга. Эпитаксия — закономерное, кристаллохимически обусловленное, нарастание минералов друг на друга. Автоэпитаксия — частный случай эпитаксии: ориентированное нарастание одного индивида на другой того же минерального вида. Как отдельный случай ориентированных срастаний рассматривается эндотаксия — закономерно ориентированные вростки одной твердой фазы в другой (кристалле-хозяине), образовавшиеся в результате распада твердых растворов. Здесь необходимо помнить о различии между изоморфизмом и эндотаксией: для всех «-таксий», и эндотаксии в том числе, достаточно лишь двумерного и даже одномерного геометрического подобия кристаллических решеток, а химическое родство срастающихся минералов не является обязательным. Кроме того, эндотаксические вростки, как бы ни были малы, в отличие от изоморфных примесей, имеют фазовую границу с включающим их минераломхозяином.

Важно отметить также, что появление закономерных срастаний минералов возможно во всех процессах минералообразования — от магматического до гипергенного: при фазовых превращениях, совместном одновременном росте, псевдоморфизации, т. е. сама по себе закономерность ориентировки двух минералов не служит временным критерием их соотношения.

Среди всех проявлений закономерных срастаний чаще всего наблюдается эпитаксия, она же более всего изучена и наиболее значима для онтогенического анализа. Признаком эпитаксии является наличие определенного закона срастания, который может быть записан в виде: (hi kili)[pi qi n] || (h₂ k₂12HP2 q21*2] - грани кристалла одного минерала — плоские сетки (hi ki h), и ребра, т. е. ряды частиц [pi qi п], параллельны граням (h₂ k₂1₂) и ребрам [р₂ q₂ г₂] кристалла другого, нарастающего минерала. Наличие такого соответствия является надежным признаком эпитаксии. Накопленный фактический материал позволил сформулировать ряд эмпирических закономерностей, проявляющихся при эпитаксии:

• 1. При эпитаксии совпадают важные (с высокой ретикулярной плотностью) сетки срастающихся минералов.
• 2. В совпадающих сетках имеет место параллельность плотно упакованных атомных рядов.
• 3. Совпадающие атомные ряды имеют близкие периоды повторяемости; степень размерного соответствия влияет на частоту появления эпитаксических срастаний.
• 4. Эпитаксии благоприятствует наличие в совпадающих сетках общего иона.
• 5. При эпитаксии проявляется тенденция к достижению максимально возможной симметрии межзерновых границ.

Очевидно, что этим пяти требованиям кристаллохимического сходства и геометрического подобия легче всего соответствуют минералы одного класса химических соединений; однако существуют «экзотические» проявления эпитаксии — окислов с сульфидами, сульфидов и самородных веществ и т. д. Поскольку эпитаксия проявляется на разных уровнях, то и методы ее установления и изучения варьируют от макронаблюдений до микроскопического, рентгеновского и электронно-микроскопического.

Какое же отношение эпитаксия имеет к неравномерному росту индивидов? Самое прямое: при эпитаксическом нарастании одного минерала на другой (подложку), последняя активно влияет на нарастающий минерал — мало того, что подложка очень часто ориентирует (разворачивает!) возникающий на ней зародыш нарастающего минерала в положение, соответствующее эпитаксической закономерности, но нередко она вызывает еще и искажение облика кристалла нарастающего минерала. Искажение облика выражается в уплощении нарастающих кристаллов параллельно подложке или в образовании вытянутых индивидов у минералов, которые при свободном росте дают изометричные формы.

Так, пирохлор NaCaNb2C>6 °F, для которого наиболее обычны кристаллы в форме октаэдра, при эпитаксическом нарастании своих изометричных зародышей на пластинчатые кристаллы бадделеита ZrC>2, начинает по мере роста, за счет усиленного разрастания пары граней ромбододекаэдра, превращаться в псевдобипирамидальный (рис. 19).

Рис. 19. Схема последовательного преобразования габитуса пирохлора при росте его на ориентированной по [010] пластине бадделеита

По экспериментальным работам выяснилось также, что, если минералы способны давать эпитаксические срастания, энергия образования кристаллических зародышей на анизотропной подложке значительно снижается — иногда настолько, что может происходить «принудительная» кристаллизация нарастающей фазы вне ее поля устойчивости.

Кроме того, установлено, что законы срастания могут меняться в зависимости от условий — в частности, при изменении температуры образования минералов. Это позволяет в некоторых случаях использовать смену законов эпитаксии как своеобразный температурный репер. Таким геотермометром, например, является пара галенит — пирротин. У нее три закона эпитаксического срастания, которые реализуются в определенном порядке по мере снижения температуры.