Tinh Thể – Cấu trúc vĩ mô của Đá Thạch Anh

Chương này đề cập đến cấu trúc vĩ mô của tinh thể thạch anh. Nếu bạn đang tìm kiếm miêu tả của cấu trúc phân tử thạch anh, hãy xem chương Cấu trúc thạch anh.

Hai loại cấu trúc tinh thể thạch anh

Tinh thể phát triển bằng cách thêm các lớp xây dựng cơ bản (nguyên tử, ion, phân tử) ở bề mặt của chúng. Từ đó sẽ mong đợi tất cả các tinh thể được hoàn toàn đồng nhất.

Tuy nhiên, để đáp ứng các tật mạng tinh thể, tinh thể thạch anh có thể phát triển hai loại cấu trúc nội tại rất khác biệt:

• Cơ cấu Lamellar, các tinh thể đôi khi được gọi là “Thạch anh Bambauer”
  ( Bambauer và cộng sự, 1961 )
• Macromosaic Structure , các tinh thể đôi khi được gọi là “Thạch anh Friedlaender”
  ( Friedlaender, 1951 )

Rõ ràng là không có các hình thức trung gian, và cả hai cấu trúc đều không có sự trùng hợp lẫn nhau. Một số mẫu vật cho thấy cả hai kiểu cấu trúc trong một tinh thể, nhưng các phần tương ứng của tinh thể phát triển ở các giai đoạn phát triển khác nhau.

Cấu trúc Lamellar

Những tinh thể này được tạo thành từ những lớp được tạo thành liên tục, tạo thành một phần hoặc hoàn chỉnh các miếng như một củ hành. Cấu trúc bên trong đặc trưng của củ hành được mô tả lần đầu tiên bằng các tinh thể từ các địa điểm khác nhau (trong số đó là La Gardette ở dãy núi Alps của Pháp, dãy núi Ouachita ở Arkansas, và Binntal ở dãy núi Alps của Thụy Sĩ) của MR Weil năm 1931. Các lớp mịn song song mặt lăng kính và gương mặt hình tròn đã được tìm thấy là quang học hai chiều (xem Khoá học quang học tại Đại học Brock để giải thích), đó là một sai lệch đáng kinh ngạc từ hành vi quang học bình thường thông thường của tinh thể thạch anh.

Hành vi quang học hai chiều là một chỉ số giảm đối xứng trong các lớp này. Hiệu ứng này chỉ có thể được quan sát thấy trong các phần tinh thể mỏng khi sử dụng kính hiển vi phân cực. thuộc tính quang học chính xác và mối liên quan của những hiện tượng này tới sự phân bố các nguyên tố trong tinh thể được nghiên cứu chi tiết trong những tinh thể từ Madagasca bời Bambauer et al năm 1961. Phiến mỏng hai trục trong các tinh thể này có liên quan tới lượng nhôm, hydro và liti ngày càng tăng. Bức xạ các tinh thể, phiến mỏng được cho là có màu khói, dẫn tới những ảo ảnh khói hay dung màu. Những song tinh theo đạo luật Brazil thường được tìm thấy trong thạch anh tím cho thấy cấu trúc giống hình củ hành, nhưng các lớp trên thạch anh với cấu trúc phiến thường không liên quan tới song tinh. Thực tế, phiến mỏng được tìm thấy để cắt những dung song tinh Dauphiné bất thường, cả hai đều có các đặc điểm độc lập nhau trong cấu trúc thạch anh (Niedermayr, 1993).

Trong mẫu vật từ Madagascar nghiên cứu bởi Bambauer 1961, đã tìm thấy cấu trúc lamellar trong tinh thể. Trong nghiên cứu về thành phần nguyên tố vi lượng và cấu trúc bên trong của tinh thể thạch anh từ dãy núi Alps ở Thụy Sĩ, Bambauer (1961) mô tả các tinh thể có phiến tập trung ở các phần bên ngoài của các tinh thể, và Hertweck et al, 1998 đã tìm thấy lá mỏng chủ yếu ở các bộ phận bên ngoài của các tinh thể thạch anh từ những vết nứt kiểu Alpine ở Áo.

Thuật ngữ “thạch anh phiến” cũng thường được sử dụng cho các tinh thể thạch anh và hạt đã phát triển các lá mỏng thứ cấp chạy qua tinh thể để phản ứng lại sự biến dạng cơ học. Cấu trúc lamellar này thường thấy ở các hạt thạch anh gần các miệng hố va chạm, và do đó cấu trúc phiến trong hạt thạch anh đóng vai trò là một tính năng chẩn đoán trong khoa học địa chất, được hiểu như là một bản ghi của một sự kiện tác động bằng đồng hồ đo (“cấu trúc lamel gây sốc”). Cấu trúc phiến cũng có thể phát triển trong hạt tinh thể thạch anh trong quá trình cắt đá chủ.

Theo Rykart, năm 1995 , các tinh thể tăng trưởng tương đối nhanh có xu hướng phát triển như thạch anh lamellar, ví dụ như dạng kim và xương phát triển. Nhiều kẻ trộm cũng có vẻ có một cấu trúc lamellar, đặc biệt là những cấu trúc thể hiện các dạng phát triển bộ xương. Cách mọc của tinh thể cũng có thể là một chỉ thị về cấu trúc bên trong của phiến, giống như một caách mọc ba cạnh hay một  cách mọc Dauphiné .

Mặc  dù nó giả định các dạng tăng trưởng điển hình (kim, bộ xương thạch anh), không thể nhận ra một tinh thể thạch anh có cấu trúc lamellar từ hình dạng bên ngoài hoặc hình thái học của nó. Hình ảnh cho thấy một mẫu tinh thể đá từ Val Bedretto, Ticino, Thụy Sĩ, một kim thạch anh nổi tiếng. Tinh thể lớn rõ ràng không phải là thạch anh kim, nhưng đã phát triển cùng với chúng và có thể là thạch anh phiến. Nó có một đặc điểm có thể được tìm thấy thường xuyên trên các tinh thể thạch anh phiến: các bước nằm ngang trên mặt rhombohedral của nó.

Cả  thạch anh thạch anh và thạch anh khung xương đều có cấu trúc phiến bên trong, và cả hai đều xảy ra với nhau. Mẫu vật này kết hợp các khung xương và các hình thức phát triển mạnh và là một ví dụ tuyệt vời cho sự phát triển giống như của hành. Nếu điều này trùng khớp với một cấu trúc phiến làm bằng các lớp hai sẽ được kiểm tra trên từng tinh thể. Tôi sẽ không tuyên bố rằng tất cả các scepters hiển thị cấu trúc phiến. Tinh thể này có nguồn gốc từ một khe nứt núi cao ở lưu vực Kato Nevrokopi ở phía bắc Hy Lạp. Tài trợ bởi Anastasios Tsinidis.

Cấu trúc Macromosaic

Tinh thể có cấu trúc vĩ mô dường như được tạo thành từ nhiều vùng tinh thể bất thường hoặc các tinh thể , tinh thể nhỏ hơn bên trong tinh thể được thay thế một chút và nghiêng đối với nhau.

Trái với thạch anh phiến, thạch anh macromosaic rất dễ nhận biết. Các  ranh giới giữa các vùng tinh thể có thể nhìn thấy như các vết nứt hay các đường nét gọi là khâu . Mọi người thường nghĩ rằng những đường này là ranh giới song song, nhưng chúng không và không thể, như đã thảo luận trong phần kết tinh song tinh.

Tinh thể có cấu trúc vĩ mô thường được tìm thấy trong môi trường khe nứt kiểu núi cao, nhưng cũng có trong túi pegmatite và zawierole. Một ví dụ tuyệt vời từ túi ôxy được trình bày trong chương Sự xuất hiện . Thạch anh macromaic có thể biểu hiện thói quen bình thường hoặc thói quen chuyển tiếp hoặc Tessin. Một dạng sinh trưởng luôn có cấu trúc vĩ mô: gòn.

Do sự xuất hiện trong một số môi trường nhất định và sự kết hợp với các dạng sinh trưởng nhất định, nên có thể thạch anh macromosaic đã tăng ở nhiệt độ tương đối cao. Thạch anh Macromosaic từ các khe nứt núi cao chắc chắn tăng rất chậm, nhưng do tốc độ tăng trưởng tinh thể trong môi trường pegmatite vẫn là một vấn đề tranh luận nên không chắc chắn rằng tăng trưởng chậm là yêu cầu cho sự hình thành macromosaic.

Thạch anh khói này với một “cách mọc Binntal” độc đáo thể hiện giao diện đặc trưng của một tinh thể macromosaic. Lăng kính phía trước và gương mặt hình vòm sáng bóng dường như tan rã. Các bộ phận của mũi khâu chạy song song với các cạnh của khuôn mặt tinh thể, nhất là trên gương mặt hình vòm sáng bóng. Một tính năng phổ biến là các striation trên lăng kính mặt m là không liên tục và các mẫu striation các lĩnh vực tinh thể không phù hợp với nhau. Tinh thể là từ phía đông Binntal, Wallis, Thụy Sĩ và cũng được trình bày trong phần thói quen tinh thể .

Ánh sáng  phản chiếu trên mặt lăng kính của một tinh thể thạch anh khói từ Val Giuv, Graubünden, Thụy Sĩ. Ánh sáng cẩn thận cho thấy khuôn mặt điển hình của một tinh thể vĩ mô. Bề mặt trông giống như một bức tranh khảm có nhiều miếng vá dài hoặc không đều bất thường, giống như một tấm gạch vỡ. Tinh thể là hoàn toàn rõ ràng và tất cả các bản vá có cùng màu và phản chiếu đồng đều, nhưng vì các phần tử khảm hơi nghiêng theo các hướng khác nhau, bề mặt của chúng không song song với nhau. Vì vậy khi chiếu sáng mặt lăng kính bằng nguồn sáng khuếch tán và phân tán, các miếng vá khác nhau sáng lên theo các độ sáng khác nhau.

Nếu  một tinh thể vĩ mô bị phá vỡ, bề mặt gãy của nó là hình nón và trông giống như kính vỡ, hoặc giống như bề mặt gãy của các tinh thể thạch anh khác. Nhưng nếu một tinh thể đã bị xen kẽ một phần với một tinh thể thạch anh khác và các tinh thể bị tách ra, đôi khi có thể thấy cấu trúc macromosaic điển hình như một mô hình bề mặt với sự sự tin tưởng rang nó phản ánh cấu trúc ba chiều của các vùng tinh thể.

Tinh thể thạch anh khói này đã từng được giao cắt ở một trong những mặt lăng kính của nó bằng một tinh thể khác có trục c nghiêng sang trái khoảng 50 o. Các tinh thể khác đã tắt và để lại một dấu ấn trên khuôn mặt lăng kính với một cạnh thẳng ở trên cùng của nó. Mặc dù tôi chỉ tìm thấy viên crystal đơn này và không phải là nhóm nguyên chất của các tinh thể này với đối tác cũ của nó, nhưng không chắc rằng mô hình này đã phát triển vì bề mặt gãy nứt của vết thương: chlorite màu xanh bao phủ toàn bộ mặt của tinh thể, phần lớn là trên mặt rhombohedral ở đầu, và một lượng nhỏ hơn nhiều trên mặt lăng kính. Các clorit đã được kết hợp ở giai đoạn cuối cùng của sự tăng trưởng tinh thể. Vì vậy, nếu bất kỳ sự tăng trưởng nào xảy ra trên bề mặt gãy, ít nhất một số chlorite nên được tìm thấy trên nó, nhưng hoàn toàn không có chlorite. Mẫu vật là từ Val Giuv, Tujetsch, Graubünden, Thụy Sĩ.

Chỉ có thạch anh “Lamellar” và “Macromosaic” thôi?

Không phải như vậy

Trong cuốn Quarz-Monographie ( Rykart, 1995 ), Rykart phân loại rất nhiều hình thức tăng trưởng và thói quen như là đặc tính của và do cấu trúc nội bào lamellar hoặc macromosaic (thật không may, ông không chứng minh sự phân loại của mình bằng các tài liệu tham khảo hoặc trình bày dữ liệu thô từ nghiên cứu của riêng ông, ví dụ như các phần tinh thể mỏng và đo các vùng hai cực. Mặc dù Rykart không nêu rõ điều này một cách rõ ràng, điều này có thể được giải thích như là chỉ có hai loại thạch anh khác nhau và một tinh thể có cấu trúc nội tại lamellar hoặc macromosaic.

Tuy nhiên, cả hai cấu trúc lamellar và macromosaic là phản ứng của tinh thể để nhiễu loạn trong quá trình phát triển và các khuyết tật mạng lưới kết quả. Một tinh thể lý tưởng phát triển sẽ không hiển thị các cấu trúc bên trong. Theo như tôi biết, không có điều tra toàn diện về mối tương quan có thể giữa hình dạng bên ngoài và cấu trúc bên trong của quartzes được tìm thấy trong nhiều môi trường địa chất. Niedermayr đã nghiên cứu những mối tương quan này trong các tinh thể thạch anh từ những vết nứt kiểu núi lửa ở Áo (Niedermayr, 1993 ). Ông phát hiện ra rằng các tinh thể không có khâu bên ngoài không nhất thiết phải có tinh thể với cấu trúc lamellar, mặc dù khả năng hợp nhất song song của luật pháp Brazil trong các tinh thể này cao hơn. Việc kết hợp polysynthetical dễ dàng bị lẫn lộn với sự có mặt của các lá biaxi, Và việc kiểm tra bằng mắt bằng mắt thường không đủ để xác định thạch anh phiến mỏng. Cần lưu ý rằng, 1998  đã tìm thấy các phiến mỏng ở phần ngoài của tinh thể, thường có lõi không có phiến mỏng.

– Phạm Thị Hòa