MORPHOLOGY AND SURFACE. Here morphology and habit of quartz crystals are related to the conditions of its paragenesis. |
Lo studio dell'aspetto di un cristallo di quarzo, cioè della sua morfologia, risulta molto complesso poichè dipende direttamente da parametri variabili, interdipendenti , non sempre conosciuti a fondo. Alcune considerazioni di tali parametri ci daranno un'idea della complessità delle interazioni . La base principale di tutte le considerazioni è quel " modulo quarzo" che abbiamo già visto e che è rappresentato dalla cella elementare (Si3 O6) simile per le due fasi del quarzo, tessera iniziale di nucleazione, con tutte le caratteristiche del quarzo sia di alta che di bassa temperatura, di un reticolo tridimensionale che nei cristalli è ripetuto miliardi di volte . La sua morfologia può essere interpretata come un frammento di spirale formata dai nove atomi che la compongono, combinati in modo da assumere l'aspetto di un aggregato tondeggiante di sfere ( gli atomi ), ognuno caricato elettricamente in modo diverso e in relazione con gli altri . La cella elementare può essere considerata a buon diritto un germe cristallino e contiene in potenza tutte le forme possibili delle fasi quarzo, fra l'altro determina il senso del cristallo.
Se le condizioni fisiche e chimiche ( temperatura , pressione , pH , salinità , ecc.) sono tali da favorirne la riunione, otterremo un continuo flusso delle molecole intorno al nucleo iniziale: esse si orienteranno tutte nello stesso preciso modo per affinità chimica ed elettrica e il cristallo aumenterà la capacità di attrazione degli ioni in relazione alla massa raggiunta . |
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Il nucleo iniziale ha gli atomi in relazione geometrica fissa e ogni atomo in teoria può dar luogo a una faccia, ad uno spigolo o a un vertice; saranno le condizioni esistenti durante la cristallizzazione che previlegeranno una forma o l'altra, facendo sì che le molecole al pari di calamite si sistemeranno stabilmente in un punto preferenziale del cristallo, dando luogo ad una o più forme caratteristiche di quel preciso ambiente, determinando l'abito del quarzo. I cristalli sono corpi solidi geometrici tridimensionali. Per descrivere i solidi geometrici si utilizzano gli indici, (gli indici sono coordinate spaziali costruite sugli assi cristallografici che descrivono dei solidi geometrici semplici). Queste forme semplici associate compongono il cristallo. In letteratura per semplicità, gli indici sono sostituiti con lettere dell'alfabeto.
LA CRESCITA CRISTALLINA Il quarzo è un solido risultante dalla unione ( addizione ) di forme geometriche semplici che si troncano a vicenda nella compenetrazione; in altre parole, dall'unione di due o più solidi semplici si ottiene un solido che è il risultato dell'addizione, questo solido complesso mostra solo ciò che fa parte del volume comune ad essi, il resto dei solidi semplici viene "tagliato" e scompare . |
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Le facce più frequenti sono le superfici dove la densità strutturale è maggiore, le altre facce sono subordinate a condizioni particolari, compaiono nelle zone possibili del cristallo dove è minore ( localmente ) la concentrazione della silice che nutre l'accrescimento del cristallo . E' rilevante notare che la cristallizzazione libera calore , ed in
quantità uguale a quella che era necessaria a tenere in soluzione
(in quelle condizioni chimiche ) le molecole ormai facenti parte dell'individuo
cristallino; perciò se per cambiamenti avvenuti nel sistema
si è somministrato calore, il processo si inverte solubilizzando
Le variazioni di concentrazione, di velocità di flusso, di temperatura, di pressione, di chimismo, di materiale in sospensione, di adsorbimento, di diffusione, di capillarità ed altri ancora, sono tutti fattori che influenzeranno la crescita o la dissoluzione di ogni singolo punto della superficie . La lunga storia del cristallo potrebbe essere letta nella sua morfologia se avessimo potuto fotografarne i vari stadi di crescita, però anche con qualche frammento di "fotogramma" possiamo raccogliere molte informazioni utili. Tutte le variabili sopra elencate, ed altre ancora , oltre alla crescita, influenzeranno anche gli errori cristallini. Torniamo al nostro cristallo modello, Le condizioni ideali dovrebbero essere di lenta ma continua deposizione degli ioni presenti vicino alla superficie cristallina, essi, attratti da questa, ne fanno ormai parte. Tali ioni dovrebbero arrivare nelle vicinnze del cristallo senza flussi di direzione, ma per lenta e continua diffusione. |
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In questo continuo aumentare per aggregazione di "tessere" , gli spigoli e i vertici sono privilegiati per la maggiore vicinanza alle particelle in movimento, ma l'ordine con cui queste si allineano e la maggiore forza di "aggancio" delle cavità, tendono a livellare le superfici, formando un edificio cristallino statisticamente senza difetti . Le superfici del cristallo sono piani o spigoli di maggior densità atomica, formati da innumerevoli atomi dello stesso tipo, caricati elettricamente in modo uniforme sulle facce equivalenti e di tipo diverso sulle diverse facce. Perciò, se non intervengono fattori perturbanti, tutte le facce di uno stesso tipo si accresceranno nella stessa misura in funzione delle caratteristiche ambientali.
Fattori perturbanti possono essere per esempio
ioni estranei che per adsorbimento selettivo su alcune forme impediscono
alla silice di accrescere quella faccia . Oppure che per ragioni chimico-fisiche
possono "assomigliare " alla silice e quindi prenderne il
posto in misura tanto maggiore quanto più tumultuosa e veloce
è la crescita, creando dei difetti nel reticolo . |
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L'interno del cristallo è stabile, formato da atomi disposti
con ordine e reciprocamente saturati dalle forze di legame; non è
così invece per la superficie che è la fine del cristallo
e, come tutte le superfici di separazione in senso stretto, Così adsorbimento selettivo, solubilità, cristallizzazione epitattica, geminazione possono essere specificità di una determinata faccia .
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