Vznik a růst krystalu, apozice, dekrescence

Jak krystal roste? Jakým způsobem dochází ke vzniku trojrozměrně periodické struktury krystalu? Motorem celého procesu je obecná tendence přírodních systémů zaujímat konfiguraci s nejnižší možnou energií. Prvním stadiem vývoje krystalu je značně komplikovaný proces nukleace, jehož výsledkem je vznik krystalového zárodku (nuklea), nepatrného seskupení částic (atomů, iontů, molekul) s uspořádáním již odpovídajím struktuře budoucího krystalu. K nukleaci obecně dochází v důsledku porušení rovnovážného stavu soustavy (např. snížením teploty magmatické taveniny či hydrotermálního roztoku, odpařováním vody v solných jezerech apod.). Za vhodných podmínek může dojít k překročení kritické velikosti zárodku a nukleace přechází ve vlastní proces růstu krystalu. Krystalizačním “zárodkem” se ovšem může stát i již existující krystal téhož minerálu. Tímto způsobem vznikají rovnoběžné (paralelní) srůsty krystalů. Za vhodných podmínek (zejména při podobnosti struktur) se “zárodkem” může stát dokonce i již existující krystal jiného minerálu. Výsledkem je zákonitý srůst krystalů různých minerálů, tzv. epitaktický srůst.

Růst krystalu se děje apozicí, tj. ukládáním stavebních částic do vrstev na povrchu krystalu. Částice se připojují přednostně na energeticky nejvýhodnější místa, tedy na místa, v nichž zaujmou konfiguraci s nejnižší možnou energií (obr. 2.2). Jak ale částice tato místa “poznají”? V kapalinách jsou všechny částice neustále v pohybu a dochází mezi nimi k velkému množství srážek (každá částice se srazí s jinou částicí řádově 10¹³krát za sekundu). Na povrch rostoucího krystalu tedy neustále dopadá hustý “déšť” stavebních částic. Tyto částice se připojují na různá místa na povrchu krystalu. Největší pravděpodobnost, že se částice na povrchu udrží a nebude smetena nárazy dalších částic, je právě v místech s nejnižší energií. Krystal tedy roste jakousi “metodou pokusu a omylu”. Po zaplnění celé vrstvy dochází k založení nové vrstvy nejčastěji na rohu krystalu. Při nedostatku stavebních částic nebo při rychlém růstu tak vznikají kostrovité krystaly. Růst krystalu často usnadňují některé typy poruch struktury, zejména přítomnost šroubových a hranových dislokací. Připojování stavebních částic do energeticky nejvýhodnějších poloh pak vede ke spirálovému růstu, který se projevuje růstovými spirálami na krystalových plochách.

Existence různých krystalových ploch na krystalech je umožněna pravidelným stupňovitým ubýváním, dekrescencí, stavebních jednotek na okrajích jednotlivých vrstev. Z jednotek tvaru krychle lze například sestavit kterýkoliv tvar krychlové soustavy, z romboedrů všechny tvary trigonální soustavy apod. (obr. 2.3). Zde je zřetelně patrný vztah mezi morfologií krystalu a jeho strukturou: na krystalu jsou možné jen ty plochy, které “dovoluje” jeho struktura. Omezení krystalu rovinnými plochami je výsledkem různé rychlosti jeho růstu v různých směrech (kdyby rostl ve všech směrech stejnou rychlostí, byla by výsledkem koule – obr. 2.4). Z obrázku 2.5 je zřejmé, že největší plochy na krystalu rostly nejpomaleji, nejmenší nejrychleji. Během růstu se velikost a tvar ploch (a tím i vzhled krystalu) může výrazně měnit, některé plochy mohou dokonce zaniknout. Proto jsou hojnoploché krystaly obvykle drobné a krystaly větších rozměrů bývají omezeny jen malým počtem ploch.

další »»