多體性

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多體性polysomy

兩種或兩種以上性質不同的結晶模塊,按不同的比例和(或)堆垛順序,構築成結構和化學組成均不相同的多種的特性。這樣的一系列晶體共同組成一個體系列,系列中的每個成員均是該系列的一個體。

結晶學模塊是從給定的晶體結構中,設想按一定方式割取出來的結構- 化學單元。每種模塊各有自身的空間範圍,通常都選取沿二維方向無限延展的層狀模塊或一維無限延伸的桿狀模塊。模塊本身一般並不包含完整的單位晶胞,但任何模塊的割取方式都應使它仍能含有完整晶體結構所具有的許多基本特徵,例如包含結構中所固有的各種配位多面體,保持與完整晶體相同的化學成分等。此外,不論哪種層狀模塊或桿狀模塊,都是一個維的或一維的平移格子。構成任一多體的兩種結晶學模塊,平移格子的重複周期應是近於對應相同的。

矽鎂石族礦物是多體系列的一個典型實例,它們的主要特徵見表[矽鎂石族礦物多體系列中各多體的主要特徵]。此系列的各個多體由塊矽鎂石和鎂橄欖石兩種層狀模塊構成。塊矽鎂石與鎂橄欖石結構中Mg-O配位八面體(塊矽鎂石中還有Mg-F配位八面體)均共棱聯接而在(100)面內形成沿c軸延伸的「之」字形鏈;但在鎂橄欖石中「之」字形鏈每隔兩個配位八面體拐折一次,而在塊矽鎂石中為每隔三個拐折一次。層狀模塊即沿平行(001)的對稱面切割,它們的厚度為各自的c0/2。當兩種模塊以不同的比例相互拼接時,則形成不同的多體(見圖[矽鎂石族礦物多體系列中各多體結構關係示意圖])。圖面垂直a 軸;黑點代表配位八面體中心Mg(的位置;虛線代表層狀模塊的界線。

由於結晶學模塊不僅是一種結構單元,同時還是一種化學單元,因而只要知道模塊本身的化學組成和多體中模塊堆垛的重複方式,即可通過簡單的相加而得出多體的化學組成。例如:

[185-01]多體性在層狀結構晶體中相當普遍。

具層狀模塊的多體性與晶體的在某些方面比較相似。它們的根本區別在於構成同一系列中不同多體的兩種(或幾種)模塊必定是在結構上和化學組成上都不相同的結構-化學單元,而構成同種物質之不同多型的所有結構單元層必須是在結構上和化學組成上都相同(或至少是基本相同)的結構-化學單元。因此,多體性與多型性是兩種根本上不相同的晶體化學特性。當然,有些多體同時還可以具有多型性,例如、直閃石等。但作為兩種不同的概念,它們劃分模塊和結構組元層的方式肯定是不相同的。

運用多體性的知識,可以揭示出存在於同一系列各多體之間的內在聯繫和固有的規律性,並可據以預測還可能存在什麼多體,以及它們的成分、結構、物理性質、化學性質和形成條件等特徵。J.B.湯普森曾在1968年預言了中可能存在的某些多體,後來它們中有一些果然作為新礦物鎂川石和閃川石等而被發現。此外,多體性的知識對於礦物學的教學也是一種富有啟發性的工具。

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