矿物中常见的双晶

2025-03-10 08:37:27

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回答（1）：

以下按晶系择要介绍矿物晶体中常见的双晶。其中六方晶系因双晶很少见，故从略。

(1)等轴晶系:在m3m晶类中最常见的是尖晶石律(spinel law)双晶，包括以(111)为双晶面和接合面的接触双晶(见图6.5和彩版Ⅲ-3)和以［111］为双晶轴的贯穿双晶(见图6.6和彩版Ⅲ-2)。常见于萤石和尖晶石族矿物中。其中的接触双晶通常呈八面体晶形以平行于接合面的板状习性产出，形成于较高的过饱和度下;贯穿双晶则是在过饱和度下降后，因立方体晶面的生长速度相对变慢，从而超覆了八面体致使晶形通常呈立方体，其实它们的双晶律和双晶要素完全一致。在m3晶类中较常见的是黄铁矿以(110)为双晶面的贯穿双晶(图6.15)，称为铁十字律(iron cross law)。在43m晶类的黝铜矿、方钠石中，可见以(100)为双晶面的贯穿双晶(图6.16);在闪锌矿中则较常出现以［111］为双晶轴、以(111)为接合面的聚片双晶(图6.17)。

(2)四方晶系:最常见的是4/mmm晶类中以四方双锥晶面(101)为双晶面和接合面的膝状双晶(knee twin;亦称肘状双晶elbow twin。见图6.3和彩版Ⅲ-4)，它们还常组成轮式六连晶(见图6.9)或八连晶(彩版Ⅲ-5)。经常见于金红石族矿物中;锆石亦呈相似的双晶。

图6.15 黄铁矿的铁十字律贯穿双晶a{100}，e{210}(罗谷风，2008)

图6.16 黝铜矿中以(100)为双晶面的贯穿双晶o{111}(据Dana等，1949)

图6.17 闪锌矿中以［111］为双晶轴、(111)为接合面的聚片双晶o{111}， (据Dana，1892，补充)

(3)三方晶系:在晶类中，方解石的双晶相当常见，除以底面(0001)为双晶面和接合面的方解石律(calcitelaw)双晶(图6.18和彩版Ⅲ-6)外，还有以菱面体面为双晶面和接合面的双晶，包括的蝴蝶双晶(butterflytwin)和的负菱面双晶(negative rhombohedral twin)等接触双晶(图6.19和彩版Ⅲ-7、Ⅲ-8和Ⅲ-9)。但最常见还是依的负菱面聚片双晶(图6.20A)，基本上都属于滑移双晶。后者中相互取向不同的两组单体的厚薄相差往往很悬殊，一组单体厚而另一组单体页片很薄，两者交替嵌生，致使整个聚片双晶看起来好像是取向一致的一个完整单体，但从双晶条纹可证明其双晶的存在并据以确定接合面的取向方位。与方解石的晶形和结构都十分相似的白云石(但属于晶类)也常具有类似的滑移双晶，不过其双晶面和接合面乃是的负菱面(图6.20B和彩版Ⅲ-11)。此外，在刚玉和赤铁矿中则常出现以(0001)或为双晶面和接合面的聚片双晶(图6.21)。

图6.18 方解石的方解石律接触双晶v (据Lévy，1837)

图6.19 方解石的蝴蝶双晶(A)和负菱面接触双晶(B)二者中两个单体c轴间的交角分别为90°46'和 (A:据Haidinger，1825;B:据Penfield，1900)

图6.20 方解石和白云石中两种滑移成因之聚片双晶在解理面上之双晶条纹的示意图

图6.21 刚玉依菱面体面的聚片双晶

三方晶系中另一双晶极其普遍的晶体是属于32晶类的α-石英。其中最最常见的是由两个全左或全右的晶体以c轴为双晶轴的道芬律(Dauphine law)贯穿双晶。从外形上看它完全就像是一个单晶体(图6.22A)，但仔细观察可见其晶面上有不规则弯曲的双晶缝，使六方柱面(m)上的晶面条纹被其截断而不连贯，而在菱面体面(r和z)上可见双晶缝两侧晶面的光泽也不相同;若晶体上存在有三方双锥(s)或三方偏方体(x)晶面时，则绕c轴旋转60°即重复出现，表现为622晶类的假对称(pseudosymmetry)。α-石英的另一种常见双晶为巴西双晶(Braziltwin)。它由一对左形晶和右形晶以为双晶面贯穿而成，接合面‖ ，局部可成聚片双晶。因两个单体之c轴相互重合，故其外形也犹似一个单晶体(图6.22B)，与道芬双晶不同的是其双晶缝呈平直的折线;出现s或x晶面时呈左右反映对称分布。此外，在垂直c轴切面上用HF浸蚀产生的人工蚀像(图6.23)可以有效区分此二双晶，但实际上在大多数α-石英晶体中，巴西双晶往往与道芬双晶并存，仅所占主次有所不同。两者此时还构成了复合双晶的关系。此外，在α-石英中还有一种较为常见的接触双晶，称为日本双晶(Japan twin)。其两个单体之c轴交角为84°34'，且彼此有一对柱面共面(图6.24)。其双晶要素通常只笼统地表示为以为双晶面，其实有时它仅是假双晶面。接合面基本上‖ 。双晶整体往往平行于两个c轴共面的平面呈板状。此外，与α-石英同属32晶类的辰砂，其以(0001)为双晶面而呈矛头状的贯穿双晶亦较常见(彩版Ⅲ-10)。

图6.22 α-石英道芬双晶(A)和巴西双晶(B)的假对称和双晶缝合线现象示意图

图6.23 α-石英⊥c轴切面的人工蚀像

(4)正交晶系:最有代表性的双晶是mmm晶类中的文石律(aragonitelaw)双晶，即以菱方柱晶面(110)为双晶面和接合面的接触双晶(见图6.10A)，并且还经常组成假六方的星形或柱状贯穿三连晶(见图6.9和6.10B及彩版Ⅲ-12、Ⅲ-13)，这在文石族矿物中都很常见。在其他本晶系矿物中也较常见到相似的双晶或贯穿三连晶，如堇青石中以(110)和(130)、金绿宝石中以(130)、白铁矿中以(011)等为双晶面的双晶。白铁矿中以(101)为双晶面的双晶，则因其单体中(101)与的夹角为74°55'而可形成接触五连晶。

图6.24 日本双晶(IL亚型)

(5)单斜晶系:最常见的是2/m晶类中以(100)为双晶面(等价于以c轴为双晶轴)的双晶。其中接触双晶可以石膏的燕尾双晶(swallow-tail twin)为代表(图6.25和彩版Ⅲ-14)，其接合面亦为(100)。这样的双晶在单斜辉石(图6.26和彩版Ⅲ-16)和闪石中也常见。而典型的贯穿双晶则以正长石的卡尔斯巴律(Carlsbad law)双晶(简称卡式双晶)(图6.27A和扉页图及彩版Ⅲ-15)最为常见，其双晶轴为c轴，接合面以(010)为主，(100)偶见。也有以(010)为接合面的接触双晶(图6.27B和C)，其中图C之两个单体的c{001}晶面与x{101}晶面基本平行相连，但两者的光泽强度不一，在接合处可见双晶缝。此外，正长石中较常见的接触双晶还有以底面(001)为双晶面和接合面的曼尼巴律(Manebach law)双晶(图6.28)，以及以菱方柱面(021)为双晶面和接合面的巴温诺律(Baveno law)双晶(图6.29A)。后者因，故双晶呈假四方柱形，亦称方柱双晶(squareprism twin)，并可成方柱状轮式四连晶(图6.29B)。与曼尼巴律同样的底面双晶也见于单斜辉石中，但一般成聚片双晶产出。此外，在因双晶而得名的十字石中贯穿双晶十分普遍。如图6.30所示，其一为十字双晶(cruciform twin)，双晶面(031)，两个单体c轴交角为91°22';更常见的是X形双晶(X-shaped twin)，双晶面(231)，c轴交角58°58'，并可形成星形贯穿三连晶。

图6.25 石膏的燕尾双晶(A)及其在(010)面上的投影图(B)

图6.26 普通辉石以(100)为双晶面和接合面的接触双晶

图6.27 正长石卡尔斯巴律贯穿双晶(A)和接触双晶

图6.28 正长石的曼尼巴双晶c{001}，b{010}，m{110}，x{101}灰色区指示双晶面和接合面(001)(据Bggild，1905，有修改)

图6.29 正长石的巴温诺双晶(A)和四连晶(B)

图6.30 十字石的十字双晶(A)、X形双晶(B)和星形贯穿三连晶(C)

(6)三斜晶系:重要的双晶基本上全都见之于晶类的长石中，分布非常普遍。其中最常见的是钠长石律(albite law)聚片双晶(见图6.7和彩版Ⅲ-17)。它以(010)为双晶面(等价于⊥(010)的双晶轴)和接合面。在晶体的［010］晶带晶面上和{001}解理面上都可见有细密平直的双晶条纹(图6.31)。另一种常见的是肖钠长石律(pericline law)双晶(图6.32)，其双晶轴为b轴，接合面则为‖b轴且与(001)成某个交角(此值随晶体成分的变化而异)的所谓菱切面(rhombic section)。在斜长石中，肖钠长石律通常与钠长石律一起以聚片双晶共同出现，两者的接合面近于正交;但在微斜长石和歪长石中，这两者总是以交织成格子花呢状(图6.33)的格子双晶(cross-hatched twin)存在。此外，在单斜晶系长石中出现的卡尔斯巴律、曼尼巴律、巴温诺律等双晶，在三斜晶系长石中也可存在。但此时因单体本身的对称性下降，故同一双晶律的双晶要素总数会相应减少，如卡尔斯巴律双晶便只剩下一个双晶轴‖c轴和一个双晶面⊥c轴。但在对于诸如巴温诺双晶而言，此时以(021)或是为双晶面的双晶，两者将互不等价。

图6.31 斜长石晶面上的钠长石律聚片双晶条纹(内蒙古大青山;罗谷风，1974)

图6.32 钠长石的肖钠长石律双晶

图6.33 微斜长石中具格子花呢状之格子双晶的正交偏光显微像(据Nesse，2000)

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