Скрученные кристаллы кварца

Установлено, что в ряде случаев форма кристаллов кварца искажена вследствие скручивания относительно оси а (фиг. 44 и 45). Обычно такие кристаллы являются сложными. Они состоят из слившихся в той или иной степени воедино индивидов размером от долей миллиметра до 1 см и более, последовательно смещенных вдоль оси скручивания. Если такие индивиды очень мелкие, грани сложного кристалла сохраняют ровную поверхность и характеризуются одинаковой кривизной. Часто более или менее четко выраженные кристаллы с отдельными ромбоэдрическими вершинами сливаются, соприкасаясь боковыми гранями и несколько смещаясь друг относительно друга. В таких образцах отдельные кристаллы или пластинчатые индивиды агрегата в свою очередь могут быть скручены и составлены из более тонких индивидов. Рентгеновское исследование показало, что структура отдельных индивидов при этом не нарушается и что скручивание отражает характер агрегации кристаллов. В шлифе в поляризованном свете видна пластинчатая или сложная структура с некоторым небольшим радиальным смещением направления погасания в прилегающих частях. Пластинки неправильной формы в кристаллах расположены вертикально и в значительной степени под прямым углом к оси скручивания а.

Скрученные кристаллы кварца обычно сплющены по двум параллельным граням призмы и вытянуты вдоль горизонтальной оси скручивания, при этом в верхней и нижней частях кристалла между противоположными гранями положительного и отрицательного ромбоэдров образуется зазубренное или равномерно изогнутое ребро. Для многих кристаллов характерно отчетливое развитие граней тригонального трапецоэдра х{5161}. Принято считать, что скручивание в равной степени проявляется в право-и левостороннем кварце, однако сведения по этому поводу весьма ограниченны. Скрученные кристаллы обычно прикреплены к какому-либо основанию одним концом оси скручивания а. Свободный конец оси скручивания обычно венчается двумя покрытыми штриховкой, но довольно плоскими гранями призмы с притупленным ребром между ними. Ось а кварца полярна, и размещение на свободном конце оси скручивания второстепенных граней х{5161}, несомненно, свидетельствует, что именно на этом ее конце возникает положительный заряд при сжатии в направлении оси а (пьезоэлектрическая ось X). Это правило для определения ориентировки прикрепленных к какому-то основанию и вытянутых вдоль оси а кристаллов справедливо как для правого, так и для левого кварца. Как было отмечено выше, некоторые скрученные кристаллы кварца вытянуты вдоль оси с. Такие кристаллы прикрепляются к основанию одним концом неполярной оси с.

Грани ромбоэдров, параллельные оси скручивания, могут иметь неодинаковый размер, причем преобладает положительный ромбоэдр. В другом случае могут отсутствовать две грани призмы, параллельные оси скручивания, и пересекающиеся грани вершинного ромбоэдра образуют искривленное ребро. Сплющенные кристаллы также иногда могут быть вытянуты вдоль оси с в большей степени, чем вдоль оси скручивания а. В кристаллах нормального габитуса, вытянутых по оси с и имеющих изометричное поперечное сечение, скручивание проявляется относительно редко. Полагают, что в этом случае скручивание происходит вокруг оси с. С морфологической точки зрения это идентично скручиванию вокруг оси а в противоположном направлении. В правом кристалле скручивание вокруг оси с происходит всегда влево (против часовой стрелки), а в левом — вправо (по часовой стрелке). Ребро при вершине между гранями r(1011) и m(1010), параллельное оси скручивания а, принимается в качестве направления, воображаемое перемещение кристалла вокруг которого определяет правизну-левизну скручивания. В правом кристалле скручивание относительно оси а, как указывалось, происходит по часовой стрелке, при этом ребро при вершине между (1010) и (0110) принимают за направление, перемещение вокруг которого определяет правизну-левизну скручивания. Во всех приведенных выше определениях принимают, что луч зрения исходит от наблюдателя и направлен от свободного вершинного конца кристалла к прикрепленному концу оси а. В литературе часто встречаются неправильные описания, искажающие знак скручивания.

Величина скручивания варьирует в разных образцах и даже в различных частях одного кристалла. Обычно скручивание составляет 1—5° на 1 см вдоль оси скручивания а. Средняя его величина на основании замеров в 16 кристаллах из Швейцарии составляет 3,7° на 1 см. Другая серия измерений, проведенных на швейцарских кристаллах, дает среднюю цифру 1,2 на 1 см. В кристалле нормального габитуса из Пайкс-Пик, Колорадо, вытянутом вдоль оси с, было установлено общее скручивание относительно этого направления в 45° по всей длине кристалла, равной 21 см. Были предприняты попытки установить единую форму описания скручивания, исходя из толщины отдельных индивидов агрегата, однако они не увенчались успехом ввиду того, что величина скручивания оказалась слишком различной. Считается, что величина скручивания относительно оси а грубо пропорциональна толщине кристалла.

Скручивание обычно характерно для дымчатого кварца темной окраски и редко встречается в бледном дымчатом, желтоватом или бесцветном кварце. Как бразильские, так и дофинейские двойники в скрученных кристаллах, по-видимому, встречаются относительно редко. Проявления скрученных кристаллов кварца немногочисленны. Скрученные кристаллы распространены главным образом в жилах альпийского типа в Швейцарии, где коллекционеры-профессионалы называют их «гвендельнами» или «стралерами» в зависимости от происхождения соответственно из того или другого одноименного района. Здесь они залегают в полостях в виде обособленных кристаллов, ассоциирующих с хлоритом, адуляром, апатитом, кальцитом, сфеном и т. д. Они часто ассоциируют с неискаженными кристаллами дымчатого кварца нормального габитуса; скрученные кристаллы обычно прикреплены к основанию одним из концов оси скручивания а, в то время как нормальные кристаллы прикреплены одним из концов оси с. В одной полости могут присутствовать кристаллы, закрученные как в правую, так и в левую стороны. Размер кристаллов обычно колеблется примерно от 1 дюйма (вдоль оси с) до 10х8 дюймов (при измерении в двух направлениях вдоль а и с) при толщине кристалла до 1,5 дюйма. Более крупные кристаллы имеют относительно сложное строение. Известны скрученные кристаллы с северного Урала, Каррара (Италия) и ряда других мест. Скрученные кристаллы не обнаружены во многих важных хрусталеносных провинциях, в том числе в Бразилии, и пегматитах Аппалачей и Новой Англии в Соединенных Штатах.

Причина скручивания не установлена. Ясно, что оно происходит в процессе роста кристалла, а не под влиянием вторичных процессов. Отсутствуют также точные рентгеновские, оптические и аналитические данные, которые могли бы помочь в установлении различий между скрученными кристаллами и другими типами кварца. Скручивание кристаллов кварца, проявляющееся в двойниковании на вицинальных гранях, возможно, связано со спиральными дислокациями кристаллической структуры.

Может показаться, что скрученные кристаллы — какое-то редкостное явление, однако они идентичны скрученным волокнам кварца, присутствующим иногда в халцедонах и представляющим еще более интересные образования. Названные волокна, часто достигающие только немногих микронов в поперечном сечении и миллиметра и более в длину, вытянуты вдоль. реже вдоль других направлений и закручены относительно направления их удлинения с винтовым шагом микроскопических размеров.