Όπως είδαμε και στην ορυκτολογικά περιγραφή του διαμαντιού, τα ορυκτά που είναι κατά κύριο λόγο η κρυσταλλική ύλη, κρυσταλλώνονται σε επτά διαφορετικές ομάδες συμμετρίας. Η κάθε ομάδα έχει τα δικά της στοιχεία συμμετρίας και τις ομάδες αυτές τις ονομάζομαι κρυσταλλογραφικά συστήματα.
Τα επτά κρυσταλλογραφικά συστήματα είναι:
- Τρικλινές (τυρκουάζ, αμαζονίτης)
- Μονοκλινές (φεγγαρόπετρα, jades)
- Ρομβικό (περίδοτο, τοπάζι)
- Τετραγωνικό (ζιρκόνιο, σκαπόλιθος)
- Τριγωνικό (τουρμαλίνης, ρουμπίνι)
- Εξαγωνικό (απατίτης, σμαράγδι)
- Κυβικό (γρανάτες, διαμάντι)
Το διαμάντι κρυσταλλώνεται στο κυβικό κρυσταλλογραφικό σύστημα. Το σύστημα αυτό έχει τρεις ισάξιους κρυσταλλογραφικούς άξονες, που ταυτίζονται με τους τρεις ισχυρούς άξονες συμμετρίας του, οι οποίοι έχουν βαθμό συμμετρία 4ης τάξεως (κρυσταλλογραφικά στοιχεία). Δηλαδή ο χώρος γεμίζει ισοδύναμα και προς τις τρεις διαστάσεις, δημιουργώντας ισότροπους κρυστάλλους.
Όλα τα ορυκτά που κρυσταλλώνονται στο κυβικό κρυσταλλογραφικό σύστημα, χαρακτηρίζονται από την ισότροπη συμπεριφορά του φωτός και από κρυστάλλους με πολλές κατά κανόνα έδρες.
Το κυβικό σύστημα είναι πλούσιο σε στοιχεία συμμετρίας. Διαθέτει τα περισσότερα στοιχεία συμμετρίας και από τα επτά κρυσταλλικά συστήματα. Έχει 13 άξονες συμμετρίας, 9 επίπεδα συμμετρίας και φυσικά κέντρο συμμετρίας.
Συγκεκριμένα έχει:
τρεις άξονες με συμμετρία τετάρτης τάξεως (3L4)
τέσσερις άξονες με συμμετρία τρίτης τάξεως (4L3)
έξι άξονες με συμμετρία δευτέρας τάξεως (6L2)
τρία επίπεδα συμμετρίας κάθετα στους τρεις άξονες (3L4)
έξι επίπεδα συμμετρίας κάθετα στους έξι άξονες (6L2)
κέντρο συμμετρίας (C).
Όλα τα κρυσταλλογραφικά συστήματα αποτελούνται από υποσύνολα. Το κυβικό έχει πέντε υποσύνολα:
α) Την ολοεδρία. Όσα ορυκτά κρυσταλλώνονται σε αυτό το υποσύνολο, δημιουργούν κρυστάλλους που διαθέτουν όλα τα παραπάνω στοιχεία συμμετρίας. Δηλαδή 13 άξονες συμμετρίας, 9 επίπεδα συμμετρίας και ένα κέντρο συμμετρίας. (σχήμα 1)
Σχήμα 1: Κρύσταλλοι της ολοεδρίας του κυβικού κρυσταλλογραφικού συστήματος.
β) Την ολαξονική ημιεδρία. Τα ορυκτά που κρυσταλλώνονται σε αυτό το υποσύνολο, δημιουργούν κρυστάλλους που διαθέτουν μόνο τους 13 άξονες συμμετρίας. Δεν έχουν δηλαδή επίπεδα συμμετρίας και κέντρο συμμετρίας.
(σχήμα 2)
Σχήμα 2
γ) Την παρημιεδρία. Σε αυτό υποσύνολο οι κρύσταλλοι έχουν 7 άξονες συμμετρίας, 3 επίπεδα συμμετρίας και κέντρο συμμετρίας. (σχήμα 2)
δ) Την ανθημιεδρία. Εδώ οι κρύσταλλοι των ορυκτών έχουν 7 άξονες συμμετρίας και έξι επίπεδα συμμετρίας, χωρίς να έχουν κέντρο συμμετρίας. (σχήμα 3)
ε) Την τεταρτοεδρία. Με μόνο 7 άξονες συμμετρίας. (σχήμα 3)
Σχήμα 3
Το διαμάντι κρυσταλλώνεται στην ολοεδρία του κυβικού συστήματος. Τα ορυκτά που κρυσταλλώνονται στην ολοεδρία του κυβικού, έχουν την ανώτερη συμμετρία που μπορεί να παρουσιάσουν οι κρύσταλλοι των ορυκτών στην φύση. Δηλαδή το διαμάντι, μαζί με τους γρανάτες, τον φθορίτη και τους σπινέλιους διαθέτουν την ανώτερη και πληρέστερη συμμετρία από όλα τα ορυκτά.
Το κυβικό σύστημα έχει τρεις στοιχειώδης κυψελίδες, την απλή (Ρ), την χωροκεντρωμένη ή εδροκεντρωμένη (Ι) και την ολοεδρικά κεντρωμένη (F) (σχήμα 4). Όπως φαίνεται και στο σχήμα 4, οι (F) κυψελίδες έχουν την πιο πυκνή διάταξη της ύλης. Το διαμάντι ανήκει στην ολοεδρία του κυβικού και έχει ολοεδρικά κεντρωμένη κυψελίδα (F).
Σχήμα 4
Βλέπουμε πως ο κρύσταλλος του διαμαντιού διαθέτει πληρότητα τόσο στην συμμετρία, όσο και στον τρόπο που γεμίζει τον χώρο με τα άτομα του άνθρακα.
Στην ενότητα ορυκτολογικά περιγραφή του διαμαντιού διευκρινίζεται το γιατί το διαμάντι έχει 8 δομικές μονάδες στην στοιχειώδη κυψελίδα του, ενώ όλα τα ορυκτά που κρυσταλλώνονται στην ολοεδρία του κυβικού και έχουν (F) στοιχειώδη κυψελίδα, έχουν μόνο 4 δομικές μονάδες. Δηλαδή το διαμάντι έχει την διπλάσια ποσότητα ατόμων στην στοιχειώδη κυψελίδα του, από αυτήν που ορίζει η φύση.
Όμως η μοναδικότητα του διαμαντιού δεν σταματά εδώ. Ορισμένοι κρύσταλλοι διαθέτουν ένα σπάνιο στοιχείο συμμετρίας που ονομάζεται επίπεδο ολίσθησης. Το επίπεδο ολίσθησης είναι ένα ιδιαίτερο στοιχείο συμμετρίας που επαναλαμβάνει την ύλη κατοπτρικά εκατέρωθέν του και παράλληλα προς μια κύρια διεύθυνση. Οι δομικές μονάδες της ύλης επαναλαμβάνονται κατά το ήμισυ της στοιχειώδους κυψελίδας (σχήμα 5α). Όσα ορυκτά έχουν επίπεδα ολίσθησης, η ολίσθηση πραγματοποιείτε παράλληλα σε έναν από τους κύριους κρυσταλλογραφικούς άξονες. Υπάρχει και το πιο σπάνιο επίπεδο ολίσθησης που η ολίσθηση γίνεται διαγώνια μέσα στην στοιχειώδη κυψελίδα κι όχι παράλληλα με κάποιον από τους κρυσταλλογραφικούς άξονες (σχήμα 5β). Υπάρχει όμως και το ακόμα πιο σπάνιο, η ολίσθηση εκατέρωθεν του ιδιαίτερου αυτού επιπέδου συμμετρίας, να πραγματοποιείται και διαγώνια ως προς τους κρυσταλλογραφικούς άξονες και κατά το ¼ της κυρίας διάστασης της στοιχειώδους κυψελίδας. Αυτό το επίπεδο ολίσθησης διεθνώς ονομάζεται επίπεδο ολίσθησης d (damond=αδάμας) και από τα χιλιάδες ορυκτά που υπάρχουν, μόνο δύο εμφανίζουν τέτοιο στοιχείο συμμετρίας, το διαμάντι και οι σπινέλιοι (σχήμα 5γ).
Σχήμα 5
Βιβλιογραφία:
Ορυκτολογία πετρολογία (Στέργιος Θεοδωρίκας)
Manual of mineralogy (after James D. Dana)
© 2016 - 2024. All Rights Reserved
