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珠宝知识297:珠宝考研考证篇(九十九):布拉维法则知识补充

时间:2021-10-02 14:17:47

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珠宝知识297:珠宝考研考证篇(九十九):布拉维法则知识补充

在学习宝石结晶学基础的内容中,有一个非常重要的理论叫做布拉维法则,这个理论是由法国结晶学家布拉维在1885年提出的,是一个非常古老的理论,该理论从几何结晶学的角度出发,对晶体的生长过程是这样描述的:实际晶体的晶面常常是由晶体结构中面网密度较大(生长速度较慢的)的面网发育而成的。

就在昨天,一个准备考研的学生很困惑,生长速度越快的,晶面的发育应该越快才对,为什么最终消失的是生长速度快的面网,保留下来的却是生长速度较慢的面网呢?

其实这样的想法是有些“先入为主”的,我们首选需要做的就是放下这样的“偏见”,因为晶体的生长是一个立体的生长,每个晶面的发育都要受到临近晶面的制约,因此让我们从一个理科的思维(一切用数据和分析说话,而不是“想当然”)来分析这件事情。

假设,现在晶体已经长成下图中的样子(为了分析问题的方便,我们将一个三维立体的晶体转化成为二维的平面),AB、BC和CD分别代表三个不同方向上的面网,并且假设面网密度AB最大,BC最小,而CD晶面的面网密度介于AB面和BC面之间,根据面网密度与面网间距之间的正比关系,面网间距同样是AB最大,BC最小,而CD面的面网间距则位于AB面和CD面的中间。

那么接下来,下一个质点会优先排列在哪里呢?

我们根据最简单的原理,谁对这个质点的吸引力最大,质点就应该优先排列在哪里。

根据晶体所呈现的形态,下一个质点只能排列在编号为1/2/3的位置,对此我们假设距离质点位置最近的三个点对该质点有吸引力,其余质点由于距离过大引力减弱,忽略不计。根据简单的勾股定理,我们可以计算出每个位置距离最近的三个质点的平均距离,我们暂且认为距离越短,吸引力越大,我们可以计算出(计算过程大家自形计算——中学阶段的勾股定理)1号位置的平均距离是最短的,其次为2号位置,而3号位置的平均距离最大,吸引力最弱。

根据上面对分析,1号位置应该是质点优先排列的位置。假设随后所有的质点都排列在BC面网上,如下图所示,很明显,AB面增加了一段,CD面增加了一段,而BC面的面网上从5个质点,缩减到了4个质点,因此BC面就是逐渐减小的,如果晶面继续生长,BC晶面的最终归宿就是逐渐消失。

再次总结一下这个理论:

1、晶面的生长速度与面网密度(面网间距)呈反比,面网密度越大,晶面生长速度越慢,反之越快;

2、生长速度快的晶面逐渐减小,最终消失;

3、生长速度慢的晶面得以保留,“吞噬”掉临近生长较快的面网,得以扩大。

4、晶面是由面网密度(面网间距)较大的面网所包围。

布拉维法则实际上是从几何结晶学的角度来考虑晶体的生长过程的,并没有考虑到晶体实际的生长过程(晶体的生长受到诸如温度、压力、组分浓度等因素的影响),不过该法则也确实能够解释很多实际晶体中的现象。例如下图中的左图,CD晶面由于生长过快而逐渐消失,最终晶体被生长速度较慢的面网AB、BC和DE面网所包围。但是晶面是否发育还受到晶面之间夹角的互相制约,例如下图中的右图。

另外,我们也可以发现一个近似的规律——对于同种矿物来讲,晶体的尺寸越大,所发育的晶面越简单,而晶体的尺寸越小,所发育的晶面也相对较为复杂,这在一定程度上就是受到布拉维法则的制约的,那些复杂的晶面在长时间的生长过程逐渐被淹没所致。例如下图中的海蓝宝石,请仔细观察不同尺寸晶体的晶面发育情况。另外,这种现象在水晶晶簇中更为常见。

好了,关于布拉维法则知识的补充就到这里,希望对大家有所帮助。

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