SOME MORE ON JAPAN TWINS OF QUARTZ CRYSTALS. You can find here descriptions of some theories on the theoretical reasons for the forming of Japan twins and the explanations of the crystallographic researches, in support of the theory.
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ASSOCIAZIONI Pag. 6 -- ALTRO SULLE GEMINAZIONI

ALTRO SULLE GEMINAZIONI DEL GIAPPONE

vedi anche Geminati ad assi incrociati

Il Weiss insigne cristallografo tedesco ( il Sella lo definì "sommo" ) nel 1829 riconobbe e descrisse per primo la geminazione ad assi inclinati oggi definita "del Giappone ". All'epoca (si era agli albori della cristallografia) il quarzo era considerato di simmetria esagonale e non si facevano ancora distinzioni fra alfa o beta.
Dalle sue osservazioni concluse che potevano essere solo due i parametri geometrici adatti a descrivere tale geminazione ad assi inclinati , le sole alternative erano :

a)- Piano di geminazione parallelo ad uno spigolo reale di bipiramide (esagonale).

b)-Asse di geminazione perpendicolare al piano che divide in due il geminato.

Facendo riferimento al punto b) e considerato all'epoca il quarzo come esagonale, venne ritenuto il piano di geminazione normale(perpendicolare) ad una faccia di prisma avente come indice Miller 521 corrispondente all'odierno 1122 (alle cifre degli indici mancano le barrette causa computer).

Successivamente al quarzo venne riconosciuta l'appartenenza alla simmetria trigonale ed il primo parametro(a), non più applicabile, venne scartato ed utilizzato solo il secondo (b).

 Per inquadrare il discorso sarà opportuno riepilogare alcune regole cristallografiche che governano tutte le geminazioni e a cui devono sottostare per essere riconosciute come tali .

1) Piano di geminazione e piano di unione del cristallo devono coincidere .

quartz twins with japan law
Aspetto teorico idealizzato di un geminato del Giappone . Da notare in primo piano uno spigolo che interessa entrambi i cristalli geminati su cui giacciono le faccette che ci devono guidare per l'esatta interpretazione . Per rotazione di una parte sull'altra dovrebbe riformarsi un cristallo non geminato.
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 Bel cristallo geminato americano di Mount Ida , Arkansas . mm 61

2) Un geminato ad asse inclinato deve riformare il cristallo unico per rotazione del gemello sull'asse di geminazione fino ad incontrare le facce corrispondenti . Tale rotazione è usualmente di 180° ( per facce corrispondenti si intendono facce dello stesso tipo e orientamento ).

3) Le geminazioni ad angolo sono possibili se il piano di geminazione ha indici razionali , mentre non li deve possedere l'asse perpendicolare corrispondente
(avere indici razionali significa appartenere ad una forma possibile del cristallo) .

Altra considerazione da tenere presente e da sottolineare è che gli indici razionali della zona di geminazione del quarzo, a causa della classe particolare di appartenenza, sono di simmetria trigonale, infatti le facce corrispondenti si incontrano sempre dopo rotazione di 120° sull'asse "C" (asse trigonale).

Se consideriamo come possibile la faccia riportata su tutti i testi indistintamente (con l'indice 1122, mai trovata con certezza in natura), come piano di geminazione , il risultato sarà di ottenere un cristallo apparentemente unico, ma in realtà sarà un cristallo non possibile .

 

 Disegno dell'ipotetico piano di geminazione del Weiss per i geminati del Giappone e relativo asse di rotazione. Per rotazione di 180° sull'asse di una parte del geminato, si dovrebbe riformare il cristallo semplice di aspetto normale

Infatti le facce dell'esagono dopo rotazione di 180° di una metà del cristallo sul piano (1122) e sull'asse corrispondente , non incontreranno le facce cristallograficamente e strutturalmente corrispondenti ; così come non saranno spazialmente accettabili gli assi "a" e le facce dei romboedri principali (vedi Fig. 1).

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FIG 1.E' stato disegnato un ipotetico cristallo destro di aspetto pseudoesagonale senza geminazioni compenetrate ,in cui per chiarezza si sono denominate tutte le facce dell'esagono e delle terminazioni , ingrossati gli spigoli da cui escono gli assi "a"e su cui giacciono le faccette di "x" (nere), al fine di ricostruire graficamente la geminazione ipotizzata dal Weiss .Se facciamo ruotare di 180°una parte di cristallo sull' ipotetico piano della letteratura (1122) ,fino ad ottenere l'angolo di geminazione ,si possono notare le evidenti incongruenze cristallografiche provocate, che ci devono mettere in guardia dall'accettare questa spiegazione . Nella parte alta del disegno è stata riprodotta per promemoria la cuspide superiore, interessata alla rotazione , con l'esatta denominazione delle facce dei romboedri .Si può così rilevare che il cristallo non ha le caratteristiche richieste per una geminazione con continuità strutturale , che invece dovrebbe possedere .


Obbligatoriamente le facce di " r " e di " z " sulle due punte terminali devono essere alternate fra di loro, ma devono essere anche alternate alle due estremità delle rispettive facce esagonali, cioè uno "spicchio" di un "sesto" di cristallo deve comprendere : una faccia "r" una "m" e una "z" .

A questo punto è evidente che l'errore si annida da qualche parte. Penso di avere avuto la risoluzione del problema cercando con alcuni cristalli di Arbaz le associazioni e le combinazioni possibili .

Ho scoperto così che, giustapponendo due cristalli (di abito del Delfinato!) sulle facce di romboedro più estese; in modo da simulare un solo cristallo e ruotando un cristallo sulla faccia di contatto ( cioè sul romboedro), dopo 120 gradi di rotazione si formava un geminato del Giappone. Non solo, ho anche rilevato che se ne poteva ottenere solo uno per singolo romboedro .

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Geminato del Giappone con i gemelli di sviluppo ineguale,è tipico delle miniere aurifere della valle d'Aosta . Arbaz . mm 75.-

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Cristallo geminato del Giappone con crescita appiattita e di diversa dimensione dei gemelli ,è caratteristico della zona . Arbaz (AO) . mm 23

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  Cristallo geminato del giappone di dimensioni veramente ridotte . Val Bedretto (CH) mm 2,5 ca.

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Bellissimo cristallo di quarzo geminato del Giappone appiattito e cresciuto fino a chiudere lo spazio fra i gemelli. Brasile mm 29 .

Infatti se consideriamo che il cristallo (che non sia geminato ad assi paralleli naturalmente! ) è formato da facce a simmetria trigonale, avremo tre spigoli, tre coppie di facce di esagono, tre coppie di facce di romboedro fra loro simili e con le stesse proprietà strutturali .

Quindi se facciamo ruotare una parte di cristallo su una faccia possibile di romboedro positivo (he divida in due l'individuo cristallino) , questa parte, dopo
una rotazione di 120° (simmetria trigonale!), sarà nella stessa posizione cristallografica, incontrando sia gli spigoli che le facce corrispondenti.

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Cliccare il disegno per avere un ingrandimento

FIG 2. A differenza della Fig 1 , se facciamo ruotare una parte di cristallo su una faccia di romboedro, in questo caso è di segno positivo (r), dopo una rotazione di 120° incontrerà le facce corrispondenti e si sarà formato un geminato del Giappone cristallograficamente esatto .

La stessa geminazione si otterrà continuando la rotazione di altri 120° oppure ruotando il cristallo dalla parte opposta ( Fig. 2 cristalli 1,2 ). Si otterranno identici geminati ( anche se con posizione spaziale diversa ) ruotando una parte di cristallo su una faccia di possibile romboedro negativo (z) ( Fig.3 cristalli 3,4 ).

quartz twins with japan law

Cliccare il disegno per avere un ingrandimento

 FIG. 2 Anche facendo ruotare il cristallo su un romboedro negativo (z) si otterrà un geminato con tutte le caratteristiche di un cristallo unico . Lo spicchio "r","m5""z" si sarà trasformato in "r" "m5, m1" "z", ma essendo la "m5" corrispondente alla "m1",abbiamo ottenuto un cristallo con continuità strutturale , perciò unico (ma di forma spezzata ).

Infatti ad un attento esame i geminati 1 e 2 si equivalgono , così come si equivalgono i geminati 3 e 4 della Fig. 2 . Perciò si possono avere in tutto quattro geminati diversi : uno su romboedro positivo "r", uno su romboedro negativo "z" per il quarzo destro,l'altra coppia per il quarzo sinistro.

Si può quindi definire il geminato del Giappone come un cristallo di forma spezzata con le stesse caratteristiche del cristallo singolo , cioè con romboedro diverso alle due estremità delle singole facce del prisma esagono , che riforma il cristallo unico per rotazione di 120°.(punti 1,2,3 soddisfatti ).

 
 quartz twins with japan law

 Particolare di un cristallo trasparente nella zona di geminazione ,solitamente fratturata e lattescente ; in questo caso si nota che i piani di contatto corrispondono alle facce dei romboedri .
Arbaz (AO)
 
 
 
 

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Le sezioni e la parte residua del taglio , prima della divisione, sono state contrassegnate ( si notano in fotografia sulle superfici complanari dei due gemelli dei pezzetti di nastro rosso). Le due sezioni (con la "stella")sono viste secondo la superficie di taglio che combaciava con la parte rimasta . Arbaz . iniziali. mm 36.  


La strana forma a cuore che presentano a volte i cristalli geminati con la legge del Giappone discende dalla fortissima tendenza che il quarzo lamellare ha di crescere verticalmente nella direzione dell'asse "C" . I due individui all'atto della geminazione sono cresciuti insieme come un solo individuo depositando il materiale cristallino prevalentemente sui romboedri.
Poichè il romboedro è piano di geminazione dei due individui, i due piani si sono alimentati vicendevolmente, riempiendo lo spazio compreso nell'angolo formato dai geminati ed assumendo di conseguenza la forma a cuore. In altre parole la formazione di una spirale cristallina che parte dal romboedro per formare l'individuo A, è a sua volta l'inizio della spirale dell'individuo B e viceversa .

 quartz twins with japan law

Disegno esplicativo della formazione della crescita a cuore. A desta la crescita normale .

Non si deve dimenticare che il geminato ha una continuità strutturale cristallina e va inteso a tutti gli effetti come un solo individuo cristallografico. Perciò si deve interpretare la forma a "cuore" come riempimento dello spazio presente fra i gemelli, provocato dal sinergismo delle due tendenze di crescita in senso verticale sul piano di geminazione .

 

 
  A lato Sono riportati i risultati ottenuti da un cristallo trasparente geminato del Giappone sacrificato per il controllo delle affermazioni sopra riportate . In basso a destra è riprodotto il cristallo come era in origine , (l'angolo di geminazione è in basso a destra ). In alto a sinistra la fotografia del residuo ottenuto dopo avere ricavato due sezioni , una per ognuno dei due gemelli . Le due sezioni controllate con la tecnica dei punti di luce ci svelano che il cristallo non è geminato ad assi paralleli ( Delfinato o Brasile ) e che il senso del cristallo è destro ; ci indicano anche da quali spigoli dell'esagono emergono gli assi "a" ( in fotografia sono stati evidenziati in azzurro e con punti bianchi sulle sezioni).

 

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quartz twins with japan law

 Geminato del giappone equidimensionale ,ma non a cuore proveniente dalla Francia. La Gardette.mm 34. 
 
quartz twins with japan law

 Cristallo geminato del Giappone con crescita a"cuore".La causa di questo abito particolare è forse dovuta alla crescita in ambiente sovrasaturo; infatti
i geminati si sviluppano in ambienti con cristalli sottili ; in sezione hanno sovente uno spessore molto basso. Nagasaki , Giappone.
mm 18 spessore 2,5.

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