العربية 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
Русский 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Svenska 
Polski 
Română 
Ελληνικά 
Türkçe 
Čeština 
Magyar 
Norsk bokmål 
مرة واحدة لمعرفة كل ما يتعلق ببلورات الأحجار الكريمة
دليل شامل حول أشكال علم البلورات وأنواعها وتصنيفاتها واختلافاتها
تتكون الأرض من عدد لا يحصى من الجزيئات والذرات. وقد وجدت الأبحاث العلمية الحديثة أن المواد الصلبة في الطبيعة تتكون من عناصر كيميائية مختلفة. وتظهر نتائج تحليل الأشعة السينية أن الذرات في عناصر بعض المواد الصلبة مرتبة بشكل منظم ومنتظم مع بعضها البعض. وتصنف هذه المواد على أنها بلورية أو يشار إليها بالبلورات، وتسمى شبكتها الذرية المنظمة بالبنية البلورية (الشكل 2-1-1).
معظم مواد الأحجار الكريمة التي تنمو في الطبيعة والمختبرات هي مواد بلورية. يناقش هذا الفصل مفهوم البلورات وتصنيفها والعلاقة بين البلورات والمصطلحات الأساسية في علم الأحجار الكريمة.
جدول المحتويات
الفرع Ⅰ مفهوم البلورات ووصفها
عندما نذكر الأحجار الكريمة، غالباً ما نفكر في خصائصها المتلألئة والشفافة (الشكل 2-1-2). من من وجهة نظر الجيولوجيين وعلماء الأحجار الكريمة، تنتمي معظم الأحجار الكريمة المحبوبة إلى شكل هندسي من البلورات الصلبة. وجوهر جمال البلورات هو في الواقع جمال الهندسة.
1. مفهوم البلورات
البلورات هي الأكثر ارتباطًا والأكثر شيوعًا في الطبيعة. وتوجد البلورات في جميع قارات الأرض السبع، وعندما توجد في الطبيعة، فإنها غالبًا ما تأخذ شكل متعددات الوجوه الهندسية (الشكل 2-1-3). ويشار إليها عادة باسم البلورات. وفي وقت لاحق، تم توسيع نطاق هذا المصطلح ليشير إلى المواد الصلبة التي تحدث بشكل طبيعي ذات أشكال هندسية متعددة الأوجه مثل بلورات الماس والزبرجد (الشكل 2-1-4). كما يمكن أن تصف البلورات أيضًا المواد الصلبة ذات الأسطح غير المنتظمة أو غير المستوية أو البالية أو المكسورة أو المعالجة صناعيًا ولكن بترتيب ذري لا يزال يتبع نمطًا منتظمًا. يعتقد علماء البلورات أن جميع البلورات تمتلك ست خصائص أساسية: التحديد الذاتي، والتماثل، والتباين في الخواص والتماثل والثبات ونقطة الانصهار الثابتة.
① تشير خاصية التحديد الذاتي إلى خاصية العناصر الكيميائية لتكوين أشكال هندسية متعددة الأشكال تلقائيًا. يمكن أن تفسر هذه الخاصية سبب اختلاف الأشكال الهندسية البلورية للعناصر المختلفة.
② يشير التماثل إلى الخاصية التي تشير إلى أن جميع أجزاء البلورة لها نفس الخصائص الفيزيائية والكيميائية. يمكن أن تساعدنا هذه الخاصية في تمييز وتحديد البلورات المعدنية المختلفة.
③ يشير التباين إلى الخاصية التي يختلف فيها ترتيب العناصر في اتجاهات مختلفة، مما يؤدي إلى اختلافات طفيفة في الخواص الفيزيائية حسب الاتجاه. يمكن أن تفسر هذه الخاصية سبب إمكانية قطع وصقل الألماس الذي يتمتع بأعلى صلابة.
④ يشير التماثل إلى الخاصية التي تتكرر فيها الأجزاء أو الخصائص المتماثلة في البلورة بنمط منتظم. هذه الخاصية مهمة للغاية ومميزة للبلورات، وسيتم تناولها بالتفصيل في القسم الثاني من هذا الفصل.
⑤ يشير الاستقرار إلى استقرار البلورة الناتج عن الحد الأدنى من طاقتها الداخلية. إذا كانت الطاقة الداخلية للبلورة عالية وغير متساوية، فإنها تكون عرضة للتشقق من تلقاء نفسها. يمكن أن تفسر هذه الخاصية السبب في أن بلورات الياقوت المصنعة بتقنية الانصهار باللهب تبدو دائمًا نصفية وليست كاملة.
⑥ تشير درجة الانصهار الثابتة إلى خاصية أن البلورة لها درجة انصهار ثابتة.
الشكل 2-1-3 العقيق (الجانب الأيسر هو البلورة، والجانب الأيمن هو العقيق المصقول)
الشكل 2-1-4 كريستال الزبرجد
2. الشكل المثالي للبلورات
البلورات التي تمت مناقشتها في علم البلورات هي في الأساس بلورات مفردة مثالية. تُعرَّف البلورة الأحادية المثالية بأنها البلورة التي تتبع بنيتها الداخلية بدقة قواعد الشبيكات المكانية ويكون شكلها شكلًا هندسيًا مركبًا منتظمًا. تنقسم أشكال البلورات المفردة المثالية إلى نوعين: الأشكال البسيطة والأشكال المركبة.
(1) الشكل البسيط
يشير الشكل البسيط إلى مجموعة من الأوجه البلورية المتصلة بعناصر التماثل، والتي يمكن فهمها على أنها جسم هندسي مكون من أوجه بلورية من نفس الشكل والحجم في حالة مثالية (الشكل 2-1-5). هناك 47 نوعاً من الأشكال البسيطة في البلورات.
النقاط الأساسية لتحديد الأشكال البسيطة هي: أن تكون جميع الأوجه البلورية في البلورة من نفس الشكل والحجم، ويمكن أن تكون الأوجه البلورية مختلفة الاتجاهات.
(2) الجمع بين الاستمارة
يُطلق على تجميع الشكل البسيط اسم الشكل المركب، ويتكون من شكلين بسيطين مختلفين أو أكثر. لا يمكن تجميع كل الأشكال البسيطة بحرية في شكل مدمج؛ فقط الأشكال البسيطة التي لها نفس المجموعة النقطية يمكن تجميعها (الأشكال 2-1-6 إلى 2-1-8).
الشكل 2-1-6 مزيج من منشور رباعي الزوايا ورباعي الأشكال ثنائي الأشكال ثنائي الأشكال
الشكل 2-1-7 مزيج من المكعبات وثنائيات الوجوه المعينية
النقطة الأساسية في تحديد الشكل المركب هي وجود وجهين أو أكثر من الأوجه البلورية المختلفة الشكل في البلورة.
عندما توجد البلورات المفردة في الطبيعة، فإنها دائمًا ما يكون لها اختلاف كبير عن الشكل المثالي للبلورات المفردة (الشكل 2-1-9)، مثل أن الوجه الواحد ليس بالضرورة أن يكون بنفس الشكل والحجم واختفاء الأوجه البلورية وهو ما يوصف بالبلورات المشوهة.
يمكن أيضًا وصف البلورات المشوهة بأنها بلورات حقيقية تنتج في الطبيعة، وتتأثر ببيئة النمو. قد لا تكون الأوجه البلورية المتعددة التي تتكرر بزوايا ثابتة في البلورات المثالية بالضرورة بنفس الشكل والحجم. ومع ذلك، بالنسبة للنوع نفسه من البلورات، يجب أن يكون للأوجه البلورية لنفس الشكل الأحادي نفس النمط والخصائص الفيزيائية. تظل الزوايا بين الأوجه البلورية المتناظرة دون تغيير، مما يعكس التماثل المتأصل في البلورة نفسها. البلورات الموجودة في الواقع مشوهة بدرجات متفاوتة.
يمكن أيضًا وصف البلورات المزدوجة بأنها بلورات فعلية تنتج في الطبيعة، وتتأثر ببيئة النمو. الأوجه البلورية المتعددة التي تتكرر بزوايا ثابتة في البلورات المثالية قد لا تكون بالضرورة بنفس الشكل والحجم. ومع ذلك، بالنسبة للنوع نفسه من البلورات، يجب أن يكون للأوجه من نفس الشكل نفس الأنماط والخصائص الفيزيائية. وتبقى الزوايا بين الأوجه البلورية المتناظرة دون تغيير، مما يعكس التماثل المتأصل في البلورة نفسها. فالبلورات الموجودة في الواقع تكون جميعها، بدرجات متفاوتة، مزدوجة.
3. عادات التبلور في البلورات
لا يمكن للبلورات المتكونة في الطبيعة أن تحقق شكلًا مثاليًا أبدًا. فإذا نمت في فجوات الطبقات الصخرية، محاطة بالصخور، فإن الشكل الطبيعي للبلورة سيتشوه. وحتى البلورات المزروعة في المختبر ستتعرض للتشوه بسبب تأثير الجاذبية. فقط في ظل ظروف انعدام الجاذبية في محطة الفضاء الدولية يمكن للعلماء زراعة البلورات ذات الشكل المثالي التي يبحثون عنها.
على الرغم من أن أشكال البلورات غير كاملة، إلا أن كل نوع من البلورات المعدنية يميل إلى النمو أو التجمع معًا بطرق أو عادات مختلفة.
يميل كل معدن إلى التكون تحت ظروف محددة، وتعكس عاداته ظروف تكوينه. بعض المعادن، مثل الكوارتز، لها ظروف تكوين معقدة ومتغيرة. وبالتالي، يمتلك الكوارتز أيضًا عادات متعددة.
بشكل عام، تشير العادات البلورية إلى خصائص بلورة معينة تميل إلى تشكيل شكل معين في ظل ظروف خارجية معينة. وفي بعض الأحيان، تشير إلى الأنواع الشائعة للشكل البسيط لتلك البلورة.
بناءً على درجة تطور البلورات في الفضاء ثلاثي الأبعاد، تنقسم العادات البلورية إلى ثلاثة أنواع أساسية.
(1) يوني-التمديد الاتجاهي
وتمتد البلورات في اتجاه واحد، وتظهر في أشكال عمودية أو حلقية أو ليفية وما إلى ذلك. وغالباً ما تظهر هذه العادة في معادن مثل البريل والتورمالين والبورنبليند والمالكيت (الأشكال 2-1-10 إلى الشكل 2-1-11).
الشكل 2-1-10 الزبرجد الزبرجد العمودي (في الأعلى) ومخطط عادات البلورات (في الأسفل)
الشكل 2-1-11 الملاكيت الليفي (في الأعلى) ومخطط عادات البلورات (في الأسفل)
(2) ثنائي-التمديد الاتجاهي
وتمتد البلورات في شكل مستوٍ، وتظهر في أشكال تشبه الصفائح أو الصفائح أو الأشكال المتقشرة أو ما إلى ذلك، حيث أن المعادن مثل الولفراميت والميكا والبلومباجو والتنزانيت غالباً ما تظهر هذه العادة (الشكل 2-1-12).
(3) ثلاثي-متساوي القياس الاتجاهي
تتطور البلورات بشكل منتظم في ثلاثة اتجاهات، وتقدم أشكالاً متساوية القياس وحبيبية مثل الإسبنيل والعقيق والماس والبيريت والفلوريت التي غالباً ما تظهر هذه العادة (الشكلان 2-1-13، 2-1-14).
الشكل 2-1-12 عادة التنزانيت البلورية الشبيهة بالصفيحة (في الأعلى) ومخطط عادته البلورية (في الأسفل)
الشكل 2-1-13 العادة البلورية الثماني السطوح للأحجار الكريمة الإسبنيل (في الأعلى) ومخطط العادة البلورية (في الأسفل)
وبالإضافة إلى ذلك، هناك أنواع انتقالية مثل الأشكال العمودية القصيرة، والعمودية الصفيحية، والشبيهة بالشريطية، والصفائح السميكة.
ويحدد التركيب الكيميائي للبلورة وبنيتها بشكل أساسي عادة البلورة. وترتبط أيضاً ارتباطاً وثيقاً بالظروف الخارجية أثناء تكوين البلورة (مثل درجة الحرارة والضغط والتركيز واللزوجة والشوائب)، مثل الاختلافات في الأشكال البلورية بين بلورات الماس وبلورات الماس الاصطناعية.
4. التجميع المنتظم للبلورات
في الطبيعة، يمكننا أن نجد في الطبيعة بلورات منفردة (الشكل 2-1-15) وبلورتين أو أكثر من البلورات المنفردة تنمو معًا لتشكل كلًا واحدًا. وتسمى هذه الظاهرة المتمثلة في نمو بلورات متعددة معًا بالتجمع البلوري. ويمكن تصنيف التراكم البلوري إلى نوعين غير منتظم ومنتظم. يمكن فهم التراكم البلوري غير المنتظم على أنه تجمع، وهو ما سيتناوله الفصل الثالث بالتفصيل. أما في التراكم البلوري المنتظم، فهناك أربعة أنواع شائعة: التجمع البلوري المتوازي، والبلورات الثنائية، والتراكم المتراكب، والتراكم البيني (الأشكال 2-1-16 إلى 2-1-18). ويناقش هذا القسم بشكل رئيسي نوع التجميع المنتظم المعروف باسم البلورات الثنائية.
الشكل 2-1-15 البلورة الأحادية (التورمالين)
الشكل 2-1-16 التجميع المتوازي (عندما تنمو بلورات متعددة من نفس النوع بشكل متوازي في الفراغ، يسمى ذلك تجميعاً متوازيًا. في هذه الحالة، تكون الأوجه البلورية المتناظرة وحواف البلورات النامية متوازية مع بعضها البعض).
الشكل 2-1-17 البلورة المزدوجة (الإسبنيل)
الشكل 2-1-1-18 النمو الزائد (نوع من البلورات ينمو على سطح بلورة أخرى في اتجاه بلوري محدد، ويُعرف أيضًا بالنمو الفوقي)
ثنائية البلورات هو تجمع منتظم لبلورتين متطابقتين أو أكثر وفقًا لقواعد تناظرية معينة. (المحور التوأم والمستوى التوأم) لا تكون الأوجه والحواف والزوايا المتناظرة للفردين المتجاورين متوازية تماماً. ومع ذلك، يمكن أن يعكس كل منهما الآخر من خلال عمليات متناظرة مثل الدوران وعكس الدوران، مما يسمح للفردين بالتطابق أو الاصطفاف.
4.1 النقاط الأساسية للتعرف على البلورات الثنائية
① زوايا مقعرة مرئية في البلورات المزدوجة (الشكل 2-1-19).
② الستيلوليت: تكون الأشكال الدقيقة والخصائص الأخرى للأسطح البلورية على جانبي الستيلوليت متقطعة (الشكل 2-1-20).
الشكل 2 - 1-19 زاوية التوأم المقعرة
الشكل 2-1-20 الستيلوليت (تمثل الألوان المختلفة في الشكل بلورات مختلفة؛ وتشير الخطوط الحمراء إلى توأم الستيلوليت)
③ التصدع التوأمي: تُظهر أوجه البلورات أو مستويات الانشقاق خطوط توأمة دقيقة (الشكل 2-1-21)
④ شكل الحفر: يشير مظهر شكل الحفر إلى وجود توأمة (الشكل 2-1-22)
الشكل 2-1-21 رسم تخطيطي لتوأم متعدد التوائم الاصطناعية
الشكل 2-1-22 سطح الإسبنيل مع حفر مثلثة مقلوبة.
⑤ ظهور التماثل الزائف: ظهور علاقات تناظر لا تتفق مع المجموعة النقطية المتأصلة في البلورة المفردة البلورية (الشكل 2-1-23 إلى الشكل 2-1-24).
الشكل 2-1-23 بلورة مفردة من الكريسوبيريل
الشكل 2-1-24 توأم الكريزوبيريل على شكل ركبة
ينقسم التوأم إلى خمسة أنواع بناءً على خصائص التراص: التوائم التلامسية (الشكل 2-1-25 إلى الشكل 2-1-26)، والتوائم متعددة التركيب (الشكل 2-1-27)، والتوائم المتداخلة (الشكل 2-1-28)، والتوائم الثلاثية (الشكل 2-1-29)، والتوائم المعقدة، ومن بين الأنواع الأربعة الأولى الأنواع الشائعة.
الشكل 2-1-26 التوأمة التلامسية للإسبنيل (في الأعلى) ومخططها (في الأسفل)
الشكل 2-1-27 توأم اللابرادوريت متعدد التركيبات (في الأعلى) ومخططه (في الأسفل)
الشكل 2-1-28 بلورات الفلسبار المزدوجة (في الأعلى) ومخطط للبلورات المزدوجة المتداخلة من أنواع أخرى (في الأسفل)
الشكل 2-1-29 التوأمة الثلاثية للكريزوبيريل (في الأعلى) ومخططها (في الأسفل)
4.2 تكوين البلورات ثنائية البلورة
① تتشكل أثناء نمو البلورة، ويمكن أن تتطور من جراثيم بلورية توأمية أو بلورات صغيرة تنمو تبعًا لموضع التوأم.
② تتشكل أثناء عملية التحول المتغاير الشكل، مثل عندما يتحول الكوارتز ألفا إلى كوارتز β، مكونًا توأمًا.
③ تتشكل بفعل ميكانيكي، حيث ينزلق جزء من البلورة على طول مستوى اتجاهي معين لتكوين توائم مشوهة، مثل توائم الكالسيت.
5- أنماط الوجه الكريستالي
وعندما تكتشف البلورات في الطبيعة، فإنها غالباً ما تكون ذات أشكال غير مكتملة (الشكل 2-1-30) وأنماط سطحية خاصة. في بعض الأحيان، تنمو معًا في مجموعات (الشكل 2-1-31)، والتي غالبًا ما تظهر اختلافات كبيرة عن الأشكال الهندسية القياسية متعددة الأشكال التي نعرفها، مثل المكعبات والمنشورات السداسية. وتسمى هذه الظاهرة بالشكل الحقيقي للبلورات. والشكل الحقيقي للبلورات له تصنيف مفصل في علم البلورات، مثل البلورات المشوهة، والبلورات المحدبة، والبلورات المنحنية، والبلورات العائمة، والبلورات العائمة، وأوجه البلورات، والأشكال البلورية، والأشكال المحفورة، والتصدعات التوأمية، إلخ.
الشكل 2-1-30 البلورة الياقوتية
الشكل 2-1-31 بلورات البيريت (يُظهر الشكل الأيسر عدة بلورات من البيريت تنمو معًا، ويُظهر الشكل الأيمن بلورة واحدة من البيريت)
يناقش هذا القسم بشكل أساسي أنماط الأوجه البلورية في الشكل الحقيقي للبلورات.
من الناحية النظرية، تكون المستويات البلورية ملساء ومسطحة. ومع ذلك، أثناء النمو الفعلي أو الانحلال الفعلي للبلورات، غالبًا ما يترك السطح وراءه أنماطًا منتظمة غير متساوية قليلاً، وتسمى عادةً أنماط الوجه البلوري. وتتضمن أنماط الوجه البلوري التصدع أثناء النمو، وطبقات النمو، والأنماط الحلزونية، وتلال النمو، وأشكال الحفر. تشير أنماط الأوجه البلورية التي تمت مناقشتها في هذا الكتاب بشكل أساسي إلى خطوط الأوجه البلورية وأشكال الحفر التي يمكن ملاحظتها بالعين المجردة أو تحت ظروف التكبير المنخفضة.
تشير خطوط وجه البلورة إلى سلسلة من الخطوط المستقيمة المتوازية على سطح البلورة بسبب التقارب المتكرر والنمو المتبادل لأشكال مفردة مختلفة. وتُعرف أيضًا باسم "الخطوط المتقاربة"، ولا تُرى هذه الخطوط إلا على الأسطح البلورية، وتسمى أيضًا خطوط النمو. على سبيل المثال، وجه بلورة الكوارتز المنشورية السداسية الشكل المنشوري السداسي غالباً ما يكون له أوجه بلورية دقيقة سداسية الشكل منشورية الشكل ودودي السطوح المعينية ثنائية السطوح تتطور بالتناوب إلى خطوط عرضية مجمعة (الشكل 2-1-32).
تشير أشكال الحفر إلى الحفر ذات الشكل المحدد (أي حفر الحفر) المتبقية على وجه البلورة بسبب التآكل بعد تكوّن البلورة. يتم التحكم في أشكال الحفر من خلال ترتيب الجسيمات العنصرية داخل الوجه البلوري. وبالتالي، تختلف أشكال واتجاهات أشكال الحفر بين المعادن المختلفة والأشكال المفردة لنفس البلورة. على سبيل المثال، تتنوع أشكال الحفر على الأشكال المفردة المختلفة لبلورات الماس؛ فيمكن رؤية حفر مثلثة على بلورات ثماني الأوجه (الشكل 2-1-33)، وحفر رباعية الأوجه على الأوجه المكعبة، وحفر رباعية الأوجه متداخلة تشكل نمطاً يشبه الشبكة، ويمكن رؤية أنماط خطية أو أنماط مجهرية تشبه الأقراص على ثنائي الوجوه المعينية (الشكل 2-1-34).
الشكل 2-1-33 الحفر المثلثية المقلوبة المرئية على البلورة الثماني الأوجه الماسية
الشكل 2-1-34 نسيج منقوش بشكل خطي مرئي على بلورات ثنائية السطوح على شكل ماسة
لا يمكن أن تتشابه إلا الأشكال المحفورة على نفس الوجه البلوري لنفس الشكل، لذلك غالباً ما تستخدم الأشكال المحفورة لتحديد المعادن وتحديد ما إذا كانت الأوجه البلورية تنتمي إلى نفس الشكل الواحد (الشكل 2-1-35 إلى الشكل 2-1-42).
الشكل 2-1-35 خطوط أرضية خشبية مطعمة بكريستال الفلوريت على شكل أرضية خشبية
الشكل 2-1-36 شكل الحفر المثلثي الطبيعي في الياقوت (خطوط أفقية شائعة في الياقوت، خطوط نمو موازية للاتجاه المعيني، حفر طبيعي في أشكال مثلثة أو سداسية)
الشكل 2-1-37 الخطوط الطولية السطحية للتورمالين
الشكل 2-1-1-38 خطوط أفقية على سطح البلورة
الشكل 2-1-39 الأشكال المحفورة على سطح البلورة
الشكل 2-1-40 التصدعات الطولية السطحية للتوباز
الشكل 2-1-41 صورة طبوغرافية لبلورة توباز
الشكل 2-1-1-42 أرقام حفر الإسبنيل
القسم الثاني 47 أنواع الأشكال البلورية
هناك 146 شكلًا منفردًا مختلفًا في علم البلورات، والتي يمكن تصنيفها إلى 47 شكلًا هندسيًا بناءً على أشكالها الهندسية عند وجودها بشكل مستقل. تُسمَّى هذه الأشكال الهندسية بالطرق التالية:
① تُسمَّى وفقًا لخصائص شكل المقطع العرضي، مثل المنشور الثلاثي أو المنشور الرباعي الزوايا أو المنشور السداسي أو الهرم الثنائي المعيني ثنائي السطوح إلخ.
② تُسمى وفقًا لشكل الشكل المفرد، مثل الأسطوانة والمخروط المزدوج والمكعب، إلخ.
③ سُمِّيَ وفقًا لعدد الأوجه الهندسية، مثل وجه واحد، أو ثماني الأوجه، إلخ.
④ سُمِّيَ وفقًا لشكل الأوجه الهندسية، مثل معيّن الوجه، خماسي الوجوه، إلخ.
في علم البلورات، تنقسم الأشكال المفردة إلى أربع فئات: الأشكال العامة والأشكال الخاصة، والأشكال المغلقة والأشكال المفتوحة، والأشكال المنتظمة والأشكال غير المنتظمة، والأشكال اليسرى والأشكال اليمنى. سيناقش هذا الفصل بإيجاز الأشكال المغلقة والأشكال المفتوحة.
وتشير الأشكال المغلقة إلى تلك التي يمكن لأوجهها البلورية أن تحيط بحيز مغلق، وتنقسم إلى ثلاث فئات رئيسية: فئات متعددة السطوح وفئات متعددة السطوح منحرفة وفئات ثنائية السطوح ثنائية الهرم، ويبلغ مجموعها 30 نوعاً. ولكل فئة تصنيفات أكثر تفصيلاً؛ على سبيل المثال، تنقسم الفئة متعددة السطوح إلى فئة رباعية السطوح وفئة ثماني السطوح وفئة مكعبة، إلخ. (الأشكال 2-1-43 إلى 2-1-48)
الشكل 2-1-1-43 فئة رباعي السطوح
الشكل 2-1-1-44 الفئة 0ثمانية -44
الشكل 2-1-45 الفئات المكعبة والثنائية السطوح
الشكل 2-1-46 أنواع أخرى متعددة السطوح
الشكل 2-1-47 الشكل 2-1-47 الشكل المائل المدمج فئة
الشكل 2-1-1-48 الطبقة الهرمية المزدوجة
تشير الأشكال المفتوحة إلى تلك التي لا يمكن لأوجهها البلورية أن تحيط بحيز مغلق، وتنقسم إلى أربع فئات رئيسية: فئة الوجه الواحد، وفئة الوجه المزدوج، وفئة الأعمدة، وفئة الأشكال الهرمية الأحادية، ويبلغ مجموعها 17 نوعاً (الأشكال 2-1-49 و2-1-51)
الشكل 2-1-49 أحادي الجانب ومزدوج الجانب
الشكل 2-1-50 الأعمدة
القسم الثالث تصنيف البلورات
1. تناظر البلورات
التماثل هو مفهوم تجريدي ينطوي على دراسة البلورات الحقيقية ومواد الأحجار الكريمة غير المعالجة. وهو يصف التكرار الذي يظهر عندما يتم الإشارة إلى البنية البلورية من خلال اتجاه أو مستوى يمر عبرها. وهذا هو أساس تصنيف البلورات.
يمكن فهم تناظر البلورة من المنظور المجهري على أنه طريقة لوصف تكرار البنية البلورية ومن المنظور العياني على أنه تكرار وجهين هندسيين أو أكثر متماثلين في الشكل والحجم ولكن قد يختلفان في الاتجاه، وفقًا لقواعد معينة. ويمكن وصف هذا النمط من التكرار باستخدام محاور التماثل ومستويات التماثل، ويُشار إلى كل محور تماثل أو مستوى تماثل على أنه عنصر تماثل. عند ملاحظة أو استنتاج تناظر جسم ما، يوصف هذا العمل بأنه إجراء عمليات على التناظر.
2. عناصر التماثل في البلورات
في علم البلورات، هناك أربعة عناصر للتماثل: محور التماثل، ومستوى التماثل، ومحاور التماثل الانعكاسي، ومركز التماثل. سيشمل ذلك عنصري التماثل المتمثلين في محور التماثل ومستوى التماثل.
2.1 محور التماثل
(1) مفهوم محور التماثل وترميزه.
محور التماثل هو خط مستقيم وهمي يشير إلى عدد المرات التي يظهر فيها مستوى القاعدة (الأشكال 2-2-1 إلى الشكل 2-2-2) في نفس الموضع عند تدوير البنية الشبكية 360 درجة حول هذا الخط الوهمي. يمكن أن يكون هذا العدد 2 أو 3 أو 4 أو 6 مرات فقط في 4 حالات. يمكن فهمه أيضًا على أنه خط وهمي يمر عبر مركز الجسم الهندسي، وتدوير الجسم الهندسي على طول هذا الخط 360 درجة. لنفترض أن شكل الجسم الهندسي بعد الدوران بزاوية معينة يتسق مع شكل الجسم الهندسي عند درجة الصفر الابتدائية. في هذه الحالة، يُسمَّى هذا الخط الوهمي محور التماثل.
الشكل 2-2-1 اختيار المستوى الأساسي للنموذج الفردي.
المستوى الأساسي للشكل الأحادي هو أصغر مستوى متكرر يكوِّن الشكل البسيط. يوضِّح الجزء العلوي الأيسر من الشكل ثنائي الأوجه المعيني، وهو شكل مغلق يتكوَّن من نوع واحد من الأوجه. أصغر مستوى متكرِّر هو المعيَّن الموضَّح في أعلى اليمين، ومن ثَمَّ، فإن المستوى الأساسي لثنائي الوجوه المعيني هو المعيَّن. ويوضِّح الشكل في الجزء السفلي الأيسر في الشكل شكل رباعي الأوجه ثماني الأضلاع، وهو شكل مغلق يتكوَّن من نوع واحد من الأوجه. أصغر مستوى متكرر هو الشكل الرباعي الأوجه الموضَّح في أسفل اليمين، ومن ثَمَّ، فإن مستوى قاعدة الثماني الأوجه الرباعي الأضلاع هو الشكل الرباعي الأضلاع.
الشكل 2-2-2-2 اختيار المستوى الأساسي للمضلع.
تجميع أشكال بسيطة متعددة يكوِّن شكلًا مدمجًا، واختيار المستوى الأساسي للشكل المدمج هو حكم الشكل المنفرد الذي يتحد لتكوين الشكل المدمج. يمثِّل العمود الأول من اليسار في الشكل شكلاً مدمجًا (يتكوَّن من تجميع أشكال مفردة من ثنائي الأوجه ورباعي الأوجه)، وهذا الشكل الهندسي هو شكل مغلق يتألَّف من نوعين من الأوجه. يمثل الشكل السداسي الشكل السداسي الحد الأدنى من المستوى المتكرر في العمود الثاني والمعين على اليمين في العمود الثالث. ومن ثَمَّ، يكون المستوى الأساسي للشكل المركب في العمود الأول إما الشكل السداسي أو المعين. عند حساب محور التماثل، يمكن اختيار شكل واحد فقط ليكون مستوى الأساس لتسجيل التماثل.
يُمثَّل محور التماثل بحرف L كبير، مع ترتيب المحور n مكتوبة في الزاوية العلوية اليمنى من L، وتكتب على أنها Lـ Lـ. على سبيل المثال، يُمثَّل المحور ذو الشقين على الرمز L²، والمحور ذو الثلاثة أضعاف على الرمز L³، والمحور ذو الأربعة أضعاف على الرمز L⁴، والمحور ذو الستة أضعاف على الرمز L⁶. يُشار عادةً إلى المحور L⁶، L⁴، L³ على أنه محور من الرتبة الأعلى.
قد يكون للبلورات محاور تماثل في اتجاهات مختلفة، ويكتب عدد محاور التماثل غير المتزامنة هذه اصطلاحاً على يسار L. على سبيل المثال، يتم تمثيل ستة محاور ثانوية على شكل 6L² (الشكل 2-2-3 إلى الشكل 2-2-9)، وتمثل ثلاثة محاور ثلاثية على شكل 3L³ (الشكل 2-2-10 إلى الشكل 2-2-14)، وتمثل أربعة محاور ثلاثية على شكل 4L³ (الشكل 2-2-15 إلى الشكل 2-2-18)، ويمثل محور سداسي واحد على شكل L⁶ (الشكل 2-2-19).
عندما يكون للبلورة محاور تناظر متعددة، فإن الطريقة المسجلة ترتبها من اليسار إلى اليمين بترتيب تنازلي، مع كتابة عدد محاور التناظر على الجانب الأيسر من المحور المناظر، على سبيل المثال، L⁶6L²، 3L⁴4L³6L².
الشكل 2-2-3 المحور الثانوي للمكعب
يوضِّح الجانب الأيسر من الشكل منظرًا غير مطوي لمكعب، حيث تشير النقاط الحمراء إلى نقاط تقاطع الخط الوهمي والحواف. يوضِّح الجانب الأيمن من الشكل مكعبًا مغلقًا؛ حيث قد يظهر المحور الثانوي عند نقطة منتصف خطوط الحواف المتوازية أو نقطة منتصف الأوجه المستطيلة المتوازية أو نقاط تقاطع ثلاثة أو أكثر من الأوجه المتوازية التي تشبه المستطيل.
نسخ الكتابة على مجوهرات سوبلينج - مصنع مجوهرات حسب الطلب، مصنع مجوهرات OEM و ODM
الشكل 2-2-4 المحور الثانوي الأول للمكعب
حدد نقطة منتصف الخطين المتوازيين، كما هو موضح في الشكل. تخيل خطًا مستقيمًا يمر بنقطتي منتصف هاتين الحافتين، مع تدوير المكعب بزاوية 360 درجة. ستتكرر المستويات الأساسية ذات الألوان المختلفة ولكن بنفس الشكل مرتين في نفس الموضع (الوجهان الأحمر والأزرق، والوجهان الأصفر والأخضر، والوجهان عديمي اللون، وثلاث مجموعات من الأوجه المتكررة. على الرغم من أن ثلاث مجموعات من الأوجه المتكررة ستظهر بما أن الخط الوهمي لم يتغير في الموضع والزاوية، فإن المحور الثانوي يُسجَّل مرة واحدة فقط). يُسجَّل هذا الخط الوهمي باعتباره المحور الثانوي.
الشكل 2-2-2-5 المحور الثانوي الثاني للمكعب
حدد نقطة منتصف الخطين المتوازيين، كما هو موضح في الشكل. تخيل خطًا مستقيمًا يمر بنقطتي منتصف هاتين الحافتين، مع تدوير المكعب بزاوية 360 درجة. ستتكرر المستويات الأساسية ذات الألوان المختلفة ولكن بنفس الشكل مرتين في نفس الموضع (الوجهان الأحمر والأخضر، والوجهان الأصفر والأزرق، والوجهان عديمي اللون، وثلاث مجموعات من الأوجه المتكررة). يتم تسجيل هذا الخط الوهمي باعتباره المحور الثانوي الثاني.
الشكل 2-2-6 المحور الثانوي الثالث للمكعب.
حدد نقطة منتصف الخطين المتوازيين، كما هو موضح في الشكل. تخيل خطًا مستقيمًا يمر بنقطتي منتصف هاتين الحافتين، مع تدوير المكعب بزاوية 360 درجة. ستتكرر المستويات الأساسية بألوان مختلفة، ولكن الشكل نفسه سيتكرر مرتين في نفس الموضع (الأوجه الحمراء وعديم اللون، والأوجه الخضراء والزرقاء، والأوجه عديمة اللون والأصفر، ثلاث مجموعات من الأوجه المتكررة). يتم تسجيل هذا الخط الوهمي باعتباره المحور الثانوي الثالث
الشكل 2-2-2-7 المحور الثانوي الرابع للمكعب
حدد نقطة منتصف الخطين المتوازيين كما هو موضح في الشكل، وتخيل خطًا مستقيمًا يمر بنقطتي منتصف هذين الحافتين وقم بتدوير المكعب 360 درجة؛ ستتكرر الأوجه المرجعية المختلفة الألوان ولكن متطابقة الشكل في نفس الموضع مرتين (الوجهان الأحمر وعديم اللون، والوجهان الأخضر والأزرق، والوجهان عديم اللون والأصفر، ثلاث مجموعات من الأوجه المتكررة)، ويسجل هذا الخط المستقيم التخيلي كمحور ثانوي رابع.
الشكل 2-2-8 المحور الثانوي الخامس للمكعب.
حدد نقطتي منتصف الخطين المتوازيين كما هو موضح في الشكل، تخيل خطاً مستقيماً يمر بنقطتي منتصف هذين الحافتين وقم بتدوير المكعب 360 درجة، ستتكرر الأوجه المرجعية المختلفة الألوان ولكن متطابقة الشكل في نفس الموضع مرتين (أوجه حمراء وعديمة اللون، وأوجه خضراء وزرقاء، وأوجه عديمة اللون وصفراء، ثلاث مجموعات من الأوجه المتكررة)، يتم تسجيل هذا الخط المستقيم المتخيل كمحور ثانوي خامس.
الشكل 2-2-9 المحور الثانوي السادس للمكعب
حدد نقطة منتصف الخطين المتوازيين، كما هو موضح في الشكل. تخيَّل خطًا مستقيمًا يمر بنقطتي منتصف هاتين الحافتين، مع تدوير المكعب بزاوية 360 درجة. ستتكرر المستويات القاعدية المختلفة الألوان ولكن ذات الأشكال المتماثلة في نفس الموضع مرتين (أوجه خضراء وعديمة اللون، وأوجه حمراء وصفراء، وأوجه عديمة اللون وأزرق، ثلاث مجموعات من الأوجه المتكررة). يتم تسجيل هذا الخط الوهمي باعتباره المحور الثانوي السادس.
الشكل 2-2-10 المحور الثالث من المكعب
يوضِّح الجانب الأيسر من الشكل المنظر غير المطوي للمكعب، حيث تشير النقطة الحمراء إلى نقطة تقاطع الخط المستقيم التخيلي وخط الحواف. يوضِّح الجانب الأيمن من الشكل المكعب المغلق؛ حيث تشير النقاط الحمراء إلى تقاطع الخط المستقيم الوهمي والحواف. قد يظهر المحور الثلاثي عند نقطة منتصف أوجه المثلث المتساوي الأضلاع المتوازي، أو عند تقاطع ثلاثة أوجه متوازية أو أكثر تشبه المثلث المتساوي الأضلاع.
الشكل 2-2-11 المحور الثلاثي الأول للمكعب.
حدد نقاط تقاطع الوجوه الثلاثة كما هو موضح في الشكل، تخيل خطاً مستقيماً يمر بنقطتي منتصف هاتين الحافتين، قم بتدوير المكعب 360 درجة، ستتكرر المستويات المرجعية المختلفة الألوان ولكن متطابقة الأشكال في نفس الموضع ثلاث مرات (الوجوه الحمراء وعديم اللون والأزرق، الوجوه الخضراء وعديم اللون والأصفر، مجموعتان من الوجوه المتكررة)، يتم تسجيل هذا الخط المستقيم المتخيل على أنه المحور الثالث الأول
الشكل 2-2-12 المحور الثلاثي الثاني للمكعب.
حدد نقاط تقاطع الأوجه الثلاثة، كما هو موضح في الشكل. تخيَّل خطًا مستقيمًا يمر بنقطتي منتصف هاتين الحافتين، مع تدوير المكعب بزاوية 360 درجة. ستتكرر مستويات القاعدة ذات الألوان المختلفة ولكن ذات الأشكال المتشابهة في نفس الموضع ثلاث مرات (الوجوه الحمراء وعديم اللون والأزرق؛ الوجوه الخضراء وعديم اللون والأصفر، مجموعتان من الوجوه المتكررة). يتم تسجيل هذا الخط الوهمي باعتباره المحور الثالثي الثاني.
الشكل 2-2-13 المحور الثالث الثلاثي الثالث للمكعب
حدد نقاط تقاطع الأوجه الثلاثة، كما هو موضح في الشكل. تخيَّل خطًا مستقيمًا يمر بنقطتي منتصف هاتين الحافتين، مع تدوير المكعب بزاوية 360 درجة. ستتكرر مستويات القاعدة ذات الألوان المختلفة ولكن ذات الأشكال المتماثلة في نفس الموضع ثلاث مرات (الوجوه الحمراء وعديم اللون والأخضر؛ الوجوه الزرقاء وعديم اللون والأصفر، مجموعتان من الوجوه المتكررة). يُسجَّل هذا الخط الوهمي على أنه المحور الثالث الثلاثي.
الشكل 2-2-14 المحور المكعب الرابع للمكعب.
اختر تقاطع الأوجه الثلاثة كما هو موضح في الشكل، بافتراض وجود خط مستقيم واحد عبر نقطة منتصف الحافتين يدور المكعب 360 درجة، ألوان مختلفة ولكن نفس مستوى قاعدة الشكل ستكون واحدة. كرر الموضع ثلاث مرات (وجه أحمر عديم اللون، ووجه أخضر، ووجه أزرق عديم اللون، ووجه أصفر، مجموعتان من الوجوه المتكررة). يتم تسجيل هذا الخط الوهمي باعتباره المحور المكعب الرابع.
الشكل 2-2-15 المحور الرابع من المكعب
يوضِّح الجانب الأيسر من الشكل المنظر غير المطوي للمكعب، حيث تشير النقاط الحمراء إلى نقاط تقاطع الخط التخيلي والحواف. يوضِّح الجانب الأيمن من الشكل مكعبًا مغلقًا، حيث تشير النقاط الحمراء إلى نقاط تقاطع الخط الوهمي والمستوى. قد يظهر المحور الرابع عند نقطة منتصف الأوجه المربعة المتوازية عند تقاطع ثلاثة أوجه متوازية أو أكثر تشبه المربع.
الشكل 2-2-16 المحور الرباعي الأول للمكعب
اختر نقطتي منتصف المستويين الموضَّحتين في الشكل، وافترض وجود خط مستقيم يمر بنقطتي منتصف المستويين، وقم بتدوير المكعب بمقدار 360 درجة. ستتكرر أوجه مستوى القاعدة المختلفة الألوان ولكن ذات الشكل نفسه في نفس الموضع أربع مرات (الأوجه الحمراء والزرقاء والخضراء والصفراء)، ويُسجَّل هذا الخط المستقيم الافتراضي على أنه محور رباعي.
الشكل 2-2-17 المحور الرباعي الثاني للمكعب
اختر نقطة منتصف المستوى كما هو موضح في الشكل، وتخيل خطًا مستقيمًا يمر عبر المكعب، وقم بتدوير المكعب 360 درجة؛ سيتكرر سطح مستوى القاعدة بألوان مختلفة ولكن بنفس الشكل أربع مرات في نفس الموضع (وجه أزرق عديم اللون في الأعلى، ووجه أزرق عديم اللون، ووجه أخضر عديم اللون في الأسفل)، وسيتم تسجيل هذا الخط الوهمي كمحور رباعي ثانٍ.
الشكل 2-2-18 المحور الرباعي الثالث للمكعب
اختر نقطة منتصف المستوى كما هو موضح في الشكل، وتخيل خطًا مستقيمًا يمر عبر المكعب، وقم بتدوير المكعب 360 درجة. سيتكرر مستوى القاعدة بألوان مختلفة ولكن بنفس الشكل أربع مرات في نفس الموضع (عديم اللون، الوجه الأحمر في الأعلى، عديم اللون، الوجه الأصفر في الأسفل)، وسيتم تسجيل هذا الخط الوهمي كمحور ثالث رابع
الشكل 2-2-19 ستة محاور لمنشور سداسي الأضلاع
تمثل الخطوط السوداء على اليسار وأعلى اليمين المحاور الستة للمنشور السداسي. ويمثل الجزء السفلي الأيمن تمددًا للمنشور السداسي قد يظهر المحور السداسي عند نقطة منتصف أوجه المنشور السداسي المتوازي أو تقاطع الأوجه الستة للمنشور السداسي.
(2) اعتبارات لإيجاد محور التماثل.
① هناك خمسة أنواع من المواضع لمحور التماثل.
نقطة منتصف حافتين متوازيتين، مثل موضع المحور الثانوي للمكعب.
نقطة المنتصف لمستويين متوازيين، مثل موضع المحور الرباعي للمكعب.
بين رأسين (نقاط تقاطع عدة أوجه)، مثل موضع المحور الثالث للمكعب.
نقطة المنتصف بين الرأس والمستوى الموازي، مثل موضع المحور الثالث لرباعي الأوجه.
نقطة منتصف خط الحافة ونقطة منتصف المستوى الموازي، مثل موضع المحور الثانوي لمنشور ثلاثي.
② يتبع اختيار محور التماثل في نفس الاتجاه مبدأ العدد الأدنى. على سبيل المثال، وفقًا لمبدأ العدد الأدنى، إذا وجد في اتجاه واحد ستة محاور تناظر وثلاثة محاور تناظر، فسيتم تسجيلها في النهاية على أنها L³. يجب أن تُسجَّل محاور التماثل في الاتجاهات المختلفة وفقًا للعدد الموجود.
وتجدر الإشارة إلى أنه باستثناء محور التماثل السداسي ومحور التماثل الرباعي اللذين لا يمكن أن يظهرا في وقت واحد، ويمكن أن يظهر محور واحد فقط من ستة أضعاف، فإن محاور التماثل الأخرى يمكن أن تتعايش في أشكال مختلفة أو في حالات متعددة.
③ يجب تحديد مستوى الأساس كأصغر مستوى وحدة؛ لا يمكن تحديد مستويين متقاطعين أو أكثر كمستوى أساس. وإلا سيؤثر ذلك على دقة الحكم على محور التماثل.
④ عند تسجيل عدد محاور التماثل، من الضروري تحديد عدد المرات التي يتكرر فيها نفس الشكل والحجم للمستوى في نفس الموضع.
⑤ If there is a secondary axis of vertical symmetry Lⁿ(n = 3, 4 or 6), there must be n secondary axes vertical to Lⁿ.
2.2 الطائرة التماثل
(1) مفهوم المستوى وطريقة تسجيله التماثل
مستوى التماثل هو مستوى وهمي يتيح عند قطع البلورة على طول هذا المستوى أن يكون كل نصف من البلورة صورة طبق الأصل للنصف الآخر (الشكل 2-2-20). في البنية البلورية الواحدة، يمكن أن يظهر هذا المستوى 9 مرات كحد أقصى (الشكل 2-2-21)، مما يعني أنه يمكن أن ينقسم إلى 9 طرق مختلفة، ويمكن أن يتطابق النصفان تمامًا. بالطبع، لا تحتوي جميع البنى البلورية على مستويات تناظر.
يُمثِّل حرف P الكبير مستوى التماثل. تحتوي بعض البلورات على عدة مستويات تناظر غير متماثلة، ويُكتَب عدد مستويات التماثل هذه عادةً على يسار الحرف P؛ على سبيل المثال، يُمثَّل أربعة مستويات تناظر بالحرف 4P، ويُمثَّل مستوى تناظر واحد بالحرف P.
شكل 2-2-20 تخيَّل مستوًى رأسيًّا من الورق ومستوى يمتد على طول اتجاه الخط المتصل الأحمر الذي يقسم المقص إلى جزأين علوي وسفلي، ويكون الجزآن العلوي والسفلي متماثلين على شكل مرآة. هذا المستوى المُتخيَّل يُسمَّى مستوى التماثل. تخيَّل مستوًى آخر عموديًّا على سطح الورقة ويمتد في اتجاه الخط الأحمر المتقطِّع، وهو يقسم المقص إلى جزأين أيسر وأيمن، لكن شكل المقص على الجانبين الأيسر والأيمن غير متماثلين.
الشكل 2-2-21 تسعة مستويات تماثل للمكعب
(2) نصائح للعثور على طائرات التماثل.
① غالبًا ما يكون مستوى التماثل موازيًا لمحور التماثل ومتطابقًا معه.
② مستوى التماثل هو مستوى وهمي يقسم الهندسة البلورية، وهو يختلف عن المستوى المزدوج المتوازي في الهندسة.
③ إذا كان مستوى التماثل يحتوي على محور التماثل Lـ، فلا بد أن يكون هناك n مستويات تماثل تحتوي على Lـ.
(3) نقطة المجموعة.
مجموعة النقاط هي مجموع كل عناصر التماثل في البلورة. وترتيب كتابة المجموعة النقطية هو محور التماثل + مستوى التماثل، على سبيل المثال، 3L²3P (الشكل 2-2-22). إذا كان للبلورة محاور تناظر متعددة، فمن المعتاد تسجيلها من اليسار إلى اليمين، من محور الرتبة الأعلى إلى محور الرتبة الأدنى، وترتيب مستويات التماثل، على سبيل المثال، L⁴4L²5P (الشكل 2-2-23). يوجد 32 نوعًا من التماثل في البلورات.
الشكل 2-2-22 مجموعة نقاط 3L²3P (متوازي مستطيلات مستطيلة ذات مقطع عرضي مستطيل)
الشكل 2-2-23 L⁴4L4L²5P (متوازي مستطيلات ذو مقطع عرضي مربع)، مع أربعة محاور ثانية وثلاثة أوجه متماثلة في الأعلى، ومحور رابع ووجهين متماثلين في الأسفل.
3. تصنيف البلورات
التماثل هو جزء من التصنيف البلوري. يجب تقديم مفهوم آخر - المحور البلوري - لوصف التركيب البلوري لجميع الأحجار الكريمة البلورية الطبيعية والاصطناعية في مخطط التصنيف البلوري. والمحور البلوري هو خط وهمي يمر عبر البنية البلورية، ويشير إلى الاتجاه الذي تتكرر فيه العقد الشبكية والمسافة النسبية التي تتكرر فيها العقد على طول هذا الاتجاه. يتطابق المحور البلوري مع العمودي على محور التماثل أو مستوى التماثل. إذا لم يكن هناك محور تناظر أو مستوى تناظر، يمكن تحديد المحور البلوري بالتوازي مع اتجاه حافة البلورة.
بناءً على عناصر التناظر والمحاور البلورية، يصنف النظام الأكاديمي البلورات إلى ثلاث عائلات بلورية وسبعة أنظمة بلورية (الجدول 1).
الجدول 1: النقاط الرئيسية لتحديد العائلات البلورية والأنظمة البلورية
| عائلة كريستال | الكريستال | النقاط الرئيسية للتحديد | أصناف الأحجار الكريمة الشائعة |
|---|---|---|---|
| نظام الكريستال منخفض المستوى | نظام تريكلينيك | لا يوجد محور ثانٍ أو مستوى تماثل ثانٍ | الأمازونيت، الرودونيت، الفيروز |
| النظام البلوري الأحادي الكلور | لا توجد محاور ذات ترتيب أعلى، ولا يوجد أكثر من محور ثانوي واحد ومستوى تناظر واحد | الجاديت، ديوبسايد، سبودومين، إيبيدوت | |
| النظام البلوري المتعامد الأرثوذكسي | لا توجد محاور ذات ترتيب أعلى أو أكثر من محور ثانوي واحد أو مستوى تناظر | الأوليفين، التوباز، السوالبيت (بما في ذلك التنزانيت)، الكورديريت، الكريسوبيريل، الإنستاتيت | |
| عائلة الكريستال المتوسطة | نظام بلوري رباعي الزوايا | 1 محور رباعي (يمكن تمثيله بـ L4) | الماس |
| نظام البلورات المثلثية | 1 المحاور المثلثية (يمكن تمثيلها بـ L3) | الكوراندوم والياقوت والياقوت الأزرق والياقوت الأزرق والتورمالين وبلورات عائلة الكوارتز (مثل الكريستال والجمشت والسترين وغيرها) والرودوكروسيت | |
| نظام بلوري سداسي الشكل | 1 محور سداسي الشكل (يمكن تمثيله ب L6) | أحجار الزبرجد والزمرد وغيرها من الأحجار الكريمة من عائلة البيرلايت والأباتيت | |
| عائلة الكريستال المتقدمة | نظام بلوري متساوي القياس متساوي القياس | 4 محاور ثلاثية الأضلاع (يمكن تمثيلها بـ 4 ل3) | الماس، والعقيق، والإسبنيل، والفلورسبار |
4. خصائص كريستال الأحجار الكريمة الشائعة
وتشمل الأحجار الكريمة الشائعة الألماس والإسبنيل والفلورسبار والعقيق والبريليت والزركون والكوراندوم والتورمالين والكريستال والكريزوبيريل والتوباز وغيرها. لكل نوع من الأحجار الكريمة خصائصه البلورية الثابتة الخاصة به.
الأحجار الكريمة عالية المستوى من عائلة الكريستال عالية المستوى تكون في الغالب حبيبية في العادة البلورية، وغالباً ما تظهر الأصناف الشائعة في أشكال بلورية ثابتة (الجدول 2).
إن العادة البلورية للعائلات البلورية المتوسطة والمنخفضة المستوى هي عادة بلورية عمودية (الجدول 3).
الجدول 2: الخصائص البلورية الشائعة لعائلات البلورات عالية المستوى
| اسم نغمة الأحجار الكريمة | تصنيف الكريستال | خصائص الكريستال المهمة | |||
|---|---|---|---|---|---|
| اسم نغمة الأحجار الكريمة | تصنيف الكريستال | كريستال هابيت | الأشكال البلورية الشائعة | أشكال التوائم الشائعة | أنماط وجه الكريستال الشائعة |
| الماس | نظام بلوري متساوي القياس متساوي القياس | عادة البلورات الحُبيبية (الشكل 2-2-24)، وتظهر عادةً في حبيبات ثماني السطوح | ويُعد الثماني الاوكتاهدرون شكلًا بلوريًا شائعًا، ويمكن أن تظهر أيضًا أشكال بلورية أكثر تعقيدًا، بما في ذلك ثنائي الاوكتاد المعيني، وغالبًا ما تتميز بأوجه بلورية مستديرة، والتي يمكن أن تظهر تناظرًا ثلاثي الأوجه | توأم مسطح مثلث الشكل، وأحياناً بدون زوايا مقعرة مرئية (الشكل 2-2-25) | يُظهر السطح حفرًا مثلثة مقلوبة مثلثة الشكل (الشكلان 2-2-26، 2-2-27) وأنماطًا أخرى لوجه البلورة (الشكلان 2-2-28، 2-2-29) |
| الإسبنيل | عادة بلورية حبيبية بلورية (الشكل 2-2-30)، تظهر عادةً في حبيبات ثماني السطوح | غالبًا ما يتم إنتاجها في شكل ثماني الأوجه، ويمكن أن تكون الأوجه البلورية مسطحة جدًا، وتبدو كما لو كانت مصقولة (الشكل 2-2-31) | تكون البلورات التوأم مسطحة جدًا، تشبه شكلًا مثلثًا مقطوعة الزوايا (الشكل 2¬2-32) | حفر حفر مرئية على السطح، بعضها يشبه الماس في شكل مثلث مقلوب (الشكل 2-2-33) | |
| الفلوريت | عادة البلورات الحبيبية (الشكل 2-2-34) | الأشكال البلورية الثمانية السطوح والمكعبة (الشكل 2-2-35) | التوأمة المتداخلة | علامات نمو متدرجة مربعة، معظمها ذات فجوات انشقاقية وشرائط لونية موازية لاتجاهات الأوجه الستة للمكعب | |
| العقيق | عادة بلورية حبيبية، تظهر عادةً في حبيبات ثنائية السطوح معينية الشكل (الشكل 2-2-36) | ثنائي السطوح المعيني أو مربع ثلاثي السطوح | نادرة | أشرطة حلقية متحدة المركز مرئية بنفس شكل الأوجه البلورية (الشكل2-2-37) | |
الشكل 2-2-2-24 العادات البلورية الماسية
الشكل 2-2-2-25 عادة توأم الماس
الشكل 2-2-26 شكل حفر مثلث مقلوب لأوجه بلورات الماس الثماني الأوجه
الشكل 2-2-27 شكل الحفر المثلث المقلوب على سطح بلورة ماسية ثماني الأوجه
الشكل 2-2-2-28 شكل حفر مثلث مقلوب لأوجه بلورات الماس الثماني الأوجه
الشكل 2-2-29 شكل الحفر المثلث المقلوب على سطح بلورة ماسية ثماني الأوجه
الشكل 2-2-2-30 العادة البلورية الإسبنيل
الشكل 2-2-31 الأشكال الشائعة لبلورات الإسبنيل
الشكل 2-2-2-32 توأمة تلامس الإسبنيل
الشكل 2-2-2-33 نمط شكل الحفر المثلث المقلوب على سطح الإسبنيل
الشكل 2-2-2-34 عادات بلورات الفلوريت
الشكل 2-2-2-35 بلورة الفلوريت
الشكل 2-2-2-36 عادة بلورات العقيق البلورية
الشكل 2-2-2-37 أشرطة حلقية متحدة المركز على سطح بلورات العقيق التي لها نفس شكل الأوجه البلورية
الجدول 3: الخصائص المشتركة لكريستالات الأحجار الكريمة من العائلات البلورية المتوسطة والمنخفضة
| اسم نغمة الأحجار الكريمة | تصنيف الكريستال | خصائص الكريستال المهمة | |||
|---|---|---|---|---|---|
| اسم نغمة الأحجار الكريمة | تصنيف الكريستال | كريستال هابيت | الأشكال البلورية الشائعة | أشكال التوائم الشائعة | أنماط وجه الكريستال الشائعة |
| بيريل | نظام بلوري سداسي الشكل | العادة البلورية العمودية (الشكل 2-2-38) | شكل بلوري عمودي سداسي الشكل (الشكلان 2-2-39، 2-2-40) | نادرة | خطوط طولية مرئية |
| حجر الرصاص | نظام بلوري رباعي الزوايا | العادة البلورية العمودية (الشكل 2-2-41) | عمود مربع ذو مقطع عرضي مربع، يظهر مع مخروط مزدوج مربع (الشكل 2-2-42) | بلورات توأم مرئية على شكل ركبتين مرئية | لا توجد أنماط خاصة |
| اكسيد الالمونيوم | نظام بلوري ثلاثي الأضلاع | العادة البلورية الشبيهة بالصفائح، العادة البلورية العمودية (الشكل 2-2-43) | وغالباً ما يظهر الياقوت على شكل منشور سداسي الشكل (الشكل 2-2-44)، بينما يظهر الياقوت الأزرق غالباً على شكل بلوري سداسي الشكل ثنائي الهرمي على شكل برميل (الشكل 2-2-45) | البلورات ثنائية البلورات الشائعة المشاهدة. | التصدعات المرئية. |
| التورمالين . | العادة البلورية العمودية (الشكل 2-2-46) | الأوجه البلورية في كلا الطرفين مختلفة، والمقطع العرضي عبارة عن مثلث كروي (الشكل 2-2-47) | نادرة | خطوط طولية مرئية (الشكل 2-2-48) | |
| الكوارتز (الكوارتز الكريستالي) | العادة البلورية العمودية (الشكل 2-2-49) | المقطع العرضي سداسي الأضلاع، والأشكال السداسية ثنائية الأهرامات سداسية الأضلاع نادرة (الشكلان 2-2-50، 2-2-51)، والأشكال الأحادية سداسية الأضلاع شائعة | الاتصال الشائع مع البلورات الثنائية (المعروفة أيضًا باسم البلورات الثنائية اليابانية) | خطوط أفقية شائعة على الأسطح البلورية | |
| الكريزوبيريل | نظام بلوري ثلاثي الأضلاع | خصائص التبلور العمودي (الشكل 2-¬2-52) | الأحادية البلورية الأحادية نادرة | ثلاثية البلورات شائعة (الشكل 2-2-53)، ويمكن استخدام الزوايا السداسية والمقعرة كمعايير لتحديد الهوية | يمكن استخدام خطوط ثلاثية الكريستالات كمعايير لتحديد الهوية |
| توباز | العادة البلورية العمودية (الشكل 2-2-54) | يكون المقطع العرضي ماسي الشكل، وغالباً ما يبدو الجزء العلوي شبيهاً بالمغلف (الشكل2-2-55) | البلورات الثنائية نادرة | خطوط طولية مرئية | |
الشكل 2-2-2-38 عادة بلورات البريل البلورية
الشكل 2-2-2-39 الأشكال الشائعة لبلورات الزمرد
الشكل 2-2-2-40 الأشكال الشائعة لبلورات الزبرجد
الشكل 2-2-2-41 عادات بلورات الزركون
الشكل 2-2-2-42 بلورة الزركون
الشكل 2-2-2-43 عادة بلورات اكسيد الالمونيوم
الشكل 2-2-2-44 الكريستال الياقوتي
الشكل 2-2-2-45 التوأم الميكانيكي للياقوت
الشكل 2-2-2-46 عادات كريستال التورمالين
الشكل 2-2-2-47 كريستال التورمالين
الشكل 2-2-2-48 الخطوط الطولية السطحية لبلورة التورمالين
الشكل 2-2-2-49 عادات تبلور البلورات
الشكل 2-2-2-50 الجسم البلوري
الشكل 2-2-2-51 الجسم البلوري
الشكل 2-2-2-52 العادة البلورية للكريزوبيريل
الشكل 2-2-2-53 كريستال الكريزوبيريل
الشكل 2-2-2-54 العادات البلورية للتوباز
الشكل 2-2-2-55 كريستال التوباز
القسم الرابع لماذا تنمو بلورات الأحجار الكريمة بشكل مختلف؟
من وجهة النظر الميكروسكوبية، تكون بلورة الأحجار الكريمة عبارة عن مادة صلبة تتألف من عناصر ذات أحجام مختلفة مرتبة حسب قواعد مختلفة. ومن وجهة نظر ماكروسكوبية، فإن العديد من الأحجار الكريمة لها خصائص الشكل البلوري بسبب اختلاف تركيباتها. ومع ذلك، توجد بعض الحالات الخاصة، مثل غيرية الشكل. ولفهم سبب اختلاف شكل بلورات الأحجار الكريمة بشكل أفضل، سنعرض هنا خمسة جوانب: عدم التغاير، وتساوي الشكل، والخلط الميكانيكي الجزيئي، والماء في معادن الأحجار الكريمة، والتركيب الكيميائي للأحجار الكريمة.
1. متغاير الشكل
على الرغم من أن بعض المعادن لها نفس التركيب الكيميائي، إلا أن لها تراكيب بلورية مختلفة جداً (ترتيب العناصر في حيز ثلاثي الأبعاد) وتظهر اختلافات كبيرة في الخواص الفيزيائية والكيميائية (الجدول 4). ونشير إلى هذه الظاهرة باسم عدم التغاير، على سبيل المثال، الماس والجرافيت (الشكل 2-2-56).
يحتوي الكوارتز الشائع على ظاهرة عدم التغاير. السيليمانيت والأندلسيت والكيانيت هي مجموعة من المتغيرات غير المتجانسة.
يحدث التحوّل غير المتجانس في ظروف الحالة الصلبة. وأثناء عملية التحول البنائي، يمكن أن يتطور الضغط داخل البلورة، مما يؤدي غالبًا إلى تكوين توأمة داخل البلورة.
الجدول 4: مقارنة بين خواص الماس والجرافيت
| المعادن | الماس | الجرافيت |
|---|---|---|
| المكونات | الكربون (C) | الكربون (C) |
| شروط التكوين | درجة الحرارة العالية والضغط العالي | ارتفاع درجة الحرارة |
| نظام الكريستال، العادة | نظام بلوري متساوي القياس، ثماني الأوجه، ثنائي الأوجه معيني الشكل | نظام بلوري سداسي الشكل، متعدد الطبقات |
| اللون | عديم اللون، أصفر، أزرق، أزرق، وردي، أخضر، إلخ. | أسود |
| اللمعان | بريق أدمانتين | بريق معدني لامع |
| الشفافية | شفاف إلى غير شفاف | معتم |
| معامل الانكسار | 2.40 ~ 2.48 | 1.93 ~ -2.07 |
| الخواص الميكانيكية | انقسام ثماني السطوح معتدل، صلابة 10، كثافة 3.52 | مجموعة من الانشقاق المثالي، الصلابة 1، الكثافة 2.10 |
| خصائص أخرى | موصلية حرارية ممتازة؛ باستثناء الماس الأزرق الطبيعي الذي يعتبر شبه موصل، أما الماس من الألوان الأخرى فهو عازل للحرارة. | توصيل حراري معتدل، توصيل كهربائي جيد |
2. التشابه
يشير التشابه إلى الظاهرة التي يتم فيها استبدال بعض الجسيمات في البنية الشبكية بجسيمات أخرى ذات خصائص مماثلة، مما يؤدي إلى تغيرات طفيفة في معلمة الشبكة والخصائص الفيزيائية والكيميائية. في المقابل، يبقى التركيب البلوري دون تغيير جوهري. ويمكن فهم ذلك على أنه استبدال العناصر الموجودة في بلورة الأحجار الكريمة بعناصر أخرى. وفي المقابل، يظل النمط المتكرر لعناصر بلورة الأحجار الكريمة كما هو، مع وجود انحرافات طفيفة في المسافات بين الذرات. ومع ذلك، تخضع الخواص الفيزيائية الكيميائية لبلورة الحجر الكريم لتغيرات طفيفة (الشكل 2-2-57 إلى الشكل 2-2-58).
الشكل 2-2-2-57 مخطط محاكاة التركيب البلوري (يشير اللونان الأزرق والأسود إلى جزيئات العنصر)
الشكل 2-2-58 مخطط محاكاة التركيب البلوري (يمثل اللون الأسود الجسيمات العنصرية، ويمثل اللون الأصفر الجسيمات العنصرية الجديدة التي تحل جزئيًا محل الجسيمات العنصرية الزرقاء، وقد لا يحل اللون الأصفر محل جميع الجسيمات الزرقاء بالكامل)
يمكن لمفهوم التماثل أن يفسر لماذا يمكن أن يكون للأحجار الكريمة من نفس العائلة العديد من الألوان ولماذا توجد اختلافات في معامل الانكسار والكثافة بين الأحجار الكريمة من نفس العائلة.
يمكن فهم الفصيلة على أنها نوع من الأحجار الكريمة حيث تكون الأنماط المتكررة للعناصر البلورية متشابهة، لكن الأشكال الفيزيائية والكيميائية مختلفة قليلاً. على سبيل المثال، تضم عائلة الكوراندوم عضوين هما الياقوت والياقوت، بينما تضم عائلة البريل أصناف الزمرد والزبرجد والمورغانيت.
(1) أوليفين
التركيب الكيميائي للزبرجد الزيتوني هو (Mg، Fe)₂SiO₄SiO₄. يحدث الاستبدال الكامل المتساوي الشكل لعنصري الحديد والمغ في تركيبته. كلما زاد محتوى الحديد في الزبرجد الزيتوني، يصبح لون الزبرجد الزيتوني أغمق، ويزداد معامل الانكسار، وتزداد الكثافة أيضًا.
(2) اكسيد الالمونيوم
يكون الياقوت النقي الخالي من أي شوائب (Al₂O₃) عديم اللون، وعندما يحل الكروم محل الأل، تظهر الجوهرة بلون أحمر وردي إلى أحمر، ويُعرف باسم الياقوت. وتسمى الألوان المتبقية بالياقوت، مثل الياقوت الأصفر المائل إلى البرتقالي أو الياقوت عديم اللون. ويشار إلى الياقوت الأزرق على وجه التحديد بالياقوت الأزرق، حيث يحل الحديد والتاي محل الألمنيوم. وكلما زاد محتوى عناصر التلوين في الجوهرة البديلة، كلما كان لون الجوهرة أعمق؛ وعلى العكس من ذلك، كلما انخفض المحتوى، كلما كان اللون أفتح.
(3) التورمالين
يشير التورمالين إلى نفس النوع من الأحجار الكريمة مثل التورمالين، حيث أن التورمالين هو اسمه المعدني، والتورمالين هو اسمه في علم الأحجار الكريمة. والتركيب الكيميائي للبريل هو (Na، Ca) R₃Al₃Si₆O₁₁₈(O، OH، F)، حيث R هو أساساً مغ، Fe، Cr، Li، Al، Mn، ويمكن للعناصر في R أن تحل محل بعضها البعض كلياً أو جزئياً، مما ينتج عنه مجموعة متنوعة للغاية من الألوان للتورمالين. على سبيل المثال، عندما يكون R بشكل أساسي من الحديد، يظهر البريل بلون أزرق غامق أو حتى أسود؛ وعندما يكون R بشكل أساسي من المغنيسيوم، يظهر البريل بلون أصفر إلى بني؛ وعندما R بشكل رئيسي من الليثيوم أو المنغنيز، يظهر البريل بلون وردي أو أزرق فاتح؛ وعندما يكون R بشكل رئيسي من الكروم يظهر التورمالين بلون أخضر غامق.
مما سبق، يمكن أن نرى أن استبدال العناصر ذات الخصائص المتشابهة يؤدي إلى ألوان أكثر جمالاً وتألقاً في الأحجار الكريمة.
3. الخلط الميكانيكي الجزيئي البيني
في بعض الأحيان، تدخل عناصر معينة بالقوة بين العناصر الرئيسية للأحجار الكريمة المرتبة بانتظام. ومع ذلك، لا تؤدي النسبة المنخفضة للعناصر الداخلة إلى تعطيل النمط التكراري للعناصر الرئيسية للأحجار الكريمة، بل تسبب تشوهاً فقط (الشكل 2-2-59). ويشار إلى هذه الحالة باسم الاختلاط الميكانيكي الجزيئي مثل الاختلاط الميكانيكي الجزيئي للنيتروجين والبورون في الماس، والذي ينتج عنه الماس الأزرق والوردي والأصفر الذي يعتبر ذو قيمة عالية.
4. الماء في معادن الأحجار الكريمة
تحتوي بعض الأحجار الكريمة على الماء الذي يُعد مكوناً مهماً من مكونات المعادن الكريمة ويرتبط ارتباطاً وثيقاً بخصائص الأحجار الكريمة. استناداً إلى شكل الماء الموجود في المعادن الكريمة ودوره في التركيب البلوري، يمكن تقسيم الماء الموجود في الأحجار الكريمة إلى فئتين: الأولى هي ماء الامتصاص، وهو ماء لا علاقة له بالتركيب البلوري، والأخرى هي الماء الذي يشارك في التركيب البلوري المعدني، بما في ذلك ماء التبلور وماء الزيوليت وماء الطبقات البينية وماء التكوين. يشمل الماء المرتبط ارتباطًا وثيقًا بالأحجار الكريمة ماء الامتصاص وماء التبلور وماء التكوين.
واحد هو امتصاص الماء، مثل الأوبال (التركيب الكيميائي هو SiO₂ - nH₂O، يمثل n عدد H₂O، المحتوى متغير) في جزيء الماء، وهو جزيء ماء محايد ممتز ميكانيكيًا لجزيئات المعادن أو أسطح الكسر. عندما تصل درجة الحرارة إلى 100 ~ 110 درجة مئوية تحت الضغط العادي، يمكن لجزيئات الماء أن تهرب جميعًا ولا تتلف بنية الشبكة البلورية، لذلك لتجنب الأوبال في العداد في وقت طويل من التعرض القوي للضوء الجاف الجاف، يجب وضع كوب من الماء في العداد.
والثاني هو ماء التبلور، مثل ماء التبلور في الفيروز [التركيب الكيميائي هو CuAl₆(PO₄)₄(OH)₈-4H₂O، حيث يمكن أن يصل محتوى H₂O إلى 19.47%]. ويوجد جزيء الماء المحايد هذا في مواضع ثابتة داخل الشبكة ويعمل كوحدة بنيوية، حيث يكون جزءًا من التركيب الكيميائي للمعدن. لا تتجاوز درجة الحرارة التي يتسرب عندها ماء التبلور عموماً 600 درجة مئوية وعادةً ما يتسرب عند 100 -200 درجة مئوية. عندما يفقد الحجر الكريم ماء التبلور الخاص به، تتضرر بنيته البلورية وتشكل بنية جديدة.
الثالث هو ماء الدستور، والمعروف أيضًا باسم الماء المركب، والذي يشارك في الشبكة المعدنية في شكل OH- وH⁺H، وH₃O↩O⁺ بلازما، مع كون OH- OH- هو الأكثر شيوعًا. والماء الدستوري هو جزء من التركيب الكيميائي للمعدن، ويحتل مواقع ثابتة في بنية الشبكة بنسبة محددة في تركيبها. يتطلّب الماء البنيوي درجة حرارة أعلى للهروب وإتلاف بنيته، وعادةً ما تكون حوالي 600-1000 درجة مئوية. عندما تفقد الأحجار الكريمة الماء البنيوي، تتدمر بنيتها البلورية. تحتوي العديد من الأحجار الكريمة على الماء الهيكلي، مثل التورمالين [التركيب الكيميائي هو (Na، Ca )R₃Al₃Si₆O₁(O، OH، F)، حيث يتضمن R بشكل رئيسي المغنيسيوم والحديد والكروم والليثيوم والآل والمنغنيز وغيرها, ويمكن أن تحل العناصر في R محل بعضها البعض كليًا أو جزئيًا]، والتوباز [التركيب الكيميائي هو Al₂SiO₄( F، OH) ₂].
5. التركيب الكيميائي للأحجار الكريمة
تتكون الأحجار الكريمة، كغيرها من المواد الأخرى، من عناصر كيميائية. ولكل نوع من أنواع الأحجار الكريمة تركيب كيميائي محدد ونطاق معين من الاختلاف، وهو ما يحدد الخصائص والخصائص المختلفة للأحجار الكريمة. تنتمي الأحجار الكريمة إلى المعادن والصخور، ويمكن إرجاع تصنيف التركيب الكيميائي للأحجار الكريمة إلى التركيب الكيميائي للمعادن.
وفي الوقت الحالي، تشمل طرق التصنيف الرئيسية للمعادن التصنيف حسب التركيب الكيميائي (نظام دانا)، والتصنيف الجيوكيميائي، والتصنيف الجيني، والتصنيف الجيني، والتصنيف التطبيقي، والتصنيف الكيميائي البلوري. والطريقة المعتمدة على نطاق واسع هي التصنيف الكيميائي القائم على التركيب الكيميائي والتركيب البلوري (نظام هوغو سترونز) (الجدول 5).
الجدول 5: نظام التصنيف الكيميائي لبلورات المعادن الكيميائية
| تسلسل المستوى | أساس التقسيم | مثال على ذلك |
|---|---|---|
| الفئة الرئيسية | النوع المركب | الفئة الرئيسية للملح المحتوي على الأكسجين |
| الفئة | أنواع الأنيون أو الأنيون المركب | فئة السيليكات |
| (الفئة الفرعية) | بنية المركب الأنيونيوني المعقد | الفئة الفرعية سيليكات الإطار |
| المجموعة | أنواع التركيب البلوري والخصائص الأيونية | مجموعة الكوراندوم ومجموعة البريل ومجموعة العقيق |
| (المجموعة الفرعية) | أنواع الكاتيونات | مجموعة الفلسبار القلوي الفرعية |
| السبيعي | بنية بلورية معينة والتركيب الكيميائي | أورثوكلاز كالسي3O8 |
| (الأنواع الفرعية) | نفس التركيب البلوري مع اختلاف التركيب أو الخواص أو الشكل | أدولاريا KAlSi3O8 |
