Înfrățit

Pirita trigeminată

Ortoclasă înfrățită conform legii Karlsbad

Exemple de cristale de albită înfrățite

În cristalografie , un geminat ^[1] este un agregat cristalin (de exemplu un metal ) în care, prin studiul obișnuinței externe și a proprietăților sale fizice, se observă prezența a două (geminat unic) sau mai multe porțiuni (geminat multiplu) ) orientate reciproc conform unor legi geometrice precise, care nu corespund operațiilor de simetrie verificabile în cristalul simplu.

Gemenirea (în engleză twinning) constă dintr-o suprafață defectă la nivelul structurii cristaline a unui material cristalin.

La temperatura camerei , înfrățirea este o deformare neobișnuită în rețelele cu multe sisteme de alunecare (de exemplu în rețeaua cubică centrată pe față , CFC) și mai frecventă în cele care nu sunt foarte plastice, cum ar fi rețeaua cubică centrată pe corp (CCC). La temperaturi ridicate, impuritățile (care ridică pragul de curgere), solicitările ridicate și impulsive și întărirea favorizează dezvoltarea gemenilor și în rețelele CFC.

Ca și fluajul , înfrățirea este un mecanism de deformare plastică , care este ireversibil.

Operații de simetrie

Operațiile de simetrie care pot duce la constituirea geminatului sunt:

Reflecția pentru care două porțiuni ale geminatului sunt imaginea în oglindă a celuilalt conform unui plan de simetrie (numit plan de înfrățire ) care nu există în cristalul simplu.
Hemitropia pentru care o porțiune poate fi considerată ca fiind rotită la 180 ° în jurul unei axe (numită axa de înfrățire ) față de cealaltă, pornind de la poziția pe care ar fi avut-o în cristalul simplu ne-geminat.
Inversia în jurul unui punct numit centru de înfrățire . Operatorul de înfrățire se numește legea înfrățirii , în care atât planul, cât și axa înfrățirii sunt paralele cu elementele de simetrie ale rețelei de cristal.

Un alt element important al înfrățirii este planul sindical . Marcează planul conform căruia cele două porțiuni înfrățite ale cristalului se unesc. Când acest plan de unire este bine definit, se spune că geminatul este juxtapus .

Mecanisme de formare

Gemenatele provin din modificarea secvenței de suprapunere a planurilor cu o densitate atomică mai mare , ca urmare a cărei cristale sunt oglindite în raport cu un plan de înfrățire .

Diferitele mecanisme de înfrățire au fost discutate de Martin Julian Buerger , (8 aprilie 1903 - 26 februarie 1986) în 1945 și clasificate după cum urmează:

Gemenii de creștere sunt produsul plasării de atomi sau ioni (sau grupuri de atomi sau ioni) pe exteriorul unui cristal în creștere, în așa fel încât aranjarea regulată a rețelei cristaline originale să fie întreruptă. Gemenirea prin acreție reflectă evenimente accidentale în timpul creșterii libere, numite erori de nucleație, și poate fi considerată o geminare primară .
Gemenii prin transformare sunt produși în cristale preexistente și sunt gemeni secundari . Se pot forma atunci când un cristal format la temperatură ridicată este răcit și ulterior își reorganizează structura către una a cărei simetrie este diferită de cea a formei de temperatură ridicată; în acest caz vorbim de o tranziție polimorfă . De exemplu, β-cuarțul, răcind la o temperatură sub 573 ° C, este transformat în α-cuarț. În tranziția către α-cuarț, structura originală β-cuarț poate alege între aceste două orientări, legate între ele printr-o rotație de 180 °, datorită structurii trigonale a α-cuarțului.
Înfrățirea prin alunecare are loc atunci când un cristal este deformat prin aplicarea unui efort mecanic. Este, de asemenea, un tip de înfrățire secundară . Dacă efortul la care este supus un mineral produce o alunecare a atomilor la scară mică, poate duce la geminare. Altfel cristalul se va sparge. Acest tip de gemination este comun în metale și, de asemenea, în marmură în care există prezența frecventă a calcitului geminat.

Tipuri de înfrățire

Un tip particular de geminat este cel de staurolit în care cristalele sunt intersectate sub forma unei cruci

Gemenii sunt în general împărțiți în gemeni de contact sau gemeni de interpenetrare .

Gemenii de contact au o suprafață definită care separă cei doi indivizi, iar geminatul este definit de un plan de înfrățire ca ( 1 1 1). Acest plan ( 1 1 1) este una dintre cele patru direcții posibile și cristalografice echivalente din octaedrul {111} din sistemul cubic. Prin urmare, dacă dorim să descriem toate planurile octaedrice de înfrățire, vom folosi simbolul formei {111} în locul notării specifice (111) pentru planul unic.

Gemenii de întrepătrundere constau din doi indivizi care se întrepătrund și au o suprafață de contact neregulată, iar legea înfrățirii este în general definită de direcția unei axe de înfrățire .

Gemenii multipli sunt compuși din trei sau mai multe părți înfrățite conform aceleiași legi. Dacă toate suprafețele de contact ulterioare sunt paralele, grupul rezultat este un geminat polisintetic . Dacă planurile de contact nu sunt paralele, se formează un geminat ciclic .

Legile gemenilor

Legile geminației descriu diferitele moduri în care un cristal poate fi definit ca înfrățit.

Există diferite legi ale înfrățirii în funcție de sistemul cristalografic de care aparțin.

Sistem Tricline

Feldspatii ilustrează înfrățirea în sistemul triclinic.

Acestea sunt practic întotdeauna înfrățite în conformitate cu legea albitei cu planul de înfrățire {010}.

O altă lege importantă pentru feldspatii acestui sistem este aceea conform legii periclinei cu axa de înfrățire [010].

Când aceste două legi sunt prezente în același timp, așa cum se întâmplă frecvent în microclină , se poate observa un model caracteristic încrucișat la microscop.

Sistem monoclinic

În sistemul monoclinic cele mai frecvente înfrățiri apar în funcție de {100} și {001}.

Cristalul de gips , de exemplu, geminează cu un plan de înfrățire {100} și se numește geminat cu coadă de rândunică .

Un înfrățit Manebach are {001} per plan de înfrățire, iar un înfrățit Baveno are {021} per plan de înfrățire.

Geminatul Carlsbad , cel mai frecvent din ortoclasă , este un geminat de interpenetrare în care axa c [001] este axa de înfrățire.

Sistem ortorombic

În sistemul ortorombic, planul de înfrățire este cel mai frecvent paralel cu fața prismatică. Gemenii de contact ai aragonitului și gemenii ciclici ai aragonitului și cerusitei sunt gemeniți în conformitate cu {110}.

Staurolitul mineral, monoclinic, cu un unghi β de 90 °, este pseudo-ortorombic. Apare frecvent la două tipuri de gemeni de interpenetrare. Într-unul, {031} este un plan de înfrățire și există o cruce unghiulară; în celălalt tip, planul de înfrățire este {231} și există o cruce oblică cu brațul formând un unghi de 60 °.

Sistem tetragonal

Cel mai frecvent tip de înfrățire din sistemul tetragonal are ca plan de înfrățire {011}. Adesea, cristalele de casiterită și rutil sunt cele care prezintă această geminație.

Sistem hexagonal

În grupul carbonaților, calcitul are cel mai bun exemplu de trei legi ale gemenirii. Planul de înfrățire poate fi {0001}, cu axa c a înfrățirii; sau romboedrul pozitiv [10 1 1]. Cel mai frecvent este înfrățirea pe romboedru negativ [01 1 2] și poate produce înfrățire de contact sau înfrățire polisintetică la presiune. Ușurința cu care apare această geminație poate fi demonstrată de geminația artificială a unui fragment de scindare a spatelui islandez datorită presiunii exercitate de lama cuțitului.

De asemenea, avem legea braziliană cu plan de înfrățire paralel cu {11 2 0}.

Geminatul conform legii Delfinatului are originea unui înfrățit de interpenetrare cu axa c de gemenire.

În cele din urmă, în acest sistem cristalin, legea japoneză geminează cu un plan de înfrățire {11 2 2}.

Cuarț - legea Japoniei

Sistem cubic

În clasa holoedrică a sistemului cubic (4 / m 3 2 / m), axa de înfrățire, cu câteva rare excepții, este axa ternară și planul de înfrățire este paralel cu o față de octaedru. Acest tip de geminat se numește legea spinelului, deoarece este frecvent în mineralul cu același nume.

În clasa 2 / m 3 două cristale de pirită pot forma o înfrățire prin interpenetrare prin rotație de 90 ° în jurul axei de înfrățire [001]. Această înfrățire se numește cruce de fier .