雙晶

礦物晶體的雙晶也是晶體的規則連生的一種。雙晶是兩個或兩個以上同種晶體的規則連生，其中一個晶體是另一個晶體的鏡像反映或者其中一個晶體旋轉180°以後與另一個晶體重合或平行。又稱孿晶。在構成雙晶的兩個單晶體間﹐必會有部分的對應晶面﹑對應晶棱相互平行﹐但不可能全部一一平行﹐然而它們必可通過某一反映﹑旋轉180°或反伸（倒反）的對稱操作而達到彼此重合或完全平行。 要想使雙晶的相鄰的兩個個體重合或平行，我們要藉助一定的幾何圖形--面、線、點斜長石卡鈉複合雙晶（輝長岩）（稱之為雙晶要素）來完成。

基本介紹

• 中文名：雙晶
• 外文名：bicrystals
• 套用學科：化學；無機化學
• 定義：兩個體積相當的單晶按規則同生

簡介

分布

在各種晶體中，出現雙晶的幾率很不一致的。例如方解石﹑錫石﹑十字石等礦物的雙晶常見，物別是石英和火成岩中的斜長石幾乎無例外，均呈雙晶產出﹔但在大多數種類的晶體中不出現雙晶或雙晶少見。雙晶在各晶系中的分布也不均衡，屬於單斜和正交(斜方)晶系的雙晶最多，依次為三斜和三方、等軸、四方晶系。六方晶系的雙晶則非常少見。這些現象與晶體結構特點及晶系的對稱性密切有關。

天然雙晶鑽石晶體

要素

指用來表征雙晶中單晶體方位間的對稱取向關係的假想幾何要素。它包括﹕①雙晶面，為一假想的平面。通過它的反映可使構成雙晶的兩個單晶體重合或達到完全平行。因此，雙晶面必定是兩者晶格中的一個相互等同而且平行一致的公共面網。雙晶面的方向用平行某晶面或垂直某晶帶軸的符號形式來表示。例如錫石的膝狀雙晶，雙晶面∥(101)﹔正長石的卡爾斯巴律雙晶，雙晶面⊥(001)。雙晶面決不可能平行於單晶體中的對稱面，否則就會使兩個單晶體處於完全平行的關係而構成平行連生。②雙晶軸，為一假想的直線。當圍繞它旋轉180°後，可使構成雙晶的兩個單晶體重合或達到完全平行一致。因此，雙晶軸必定是兩者晶格中的一個相互等同而且平行一致的公共行列。雙晶軸的方向用平行於某晶帶軸或垂直於某晶面的符號形式來表示。例如卡爾斯巴律雙晶的雙晶軸∥(001)﹔膝狀雙晶的雙晶軸⊥ (101)。雙晶軸決不能平行於單晶體中的偶次對稱軸。③雙晶中心，為一假想的定點。通過它的反伸後，可使構成雙晶的兩個單體重合或達到平行一致的方位。雙晶中心只有在單晶體本身無對稱中心的情況才有可能出現﹔而且在一般情況下，它只是一種派生的雙晶要素，故可不予考慮。

成因

根據雙晶形成的時間，可區分為在晶體生長過程中形成的原生雙晶和在晶體形成以後產生的次生雙晶兩大類。按雙晶的形成機理則一般分為以下幾種﹕

燕尾雙晶

①生長雙晶：在晶體的成核階段或其後的成長階段中形成的原生雙晶。它是質點在某個方向上中斷了按原先的晶格位置所進行的堆積，改變為按與之成雙晶關係的晶格方位進行堆積的結果，而此種改變並不導致鍵的破壞和晶體內能的明顯增大。此外，在液相結晶條件下，懸浮在介質中漂流的兩個小晶體有可能以雙晶關係的方位相互連線，以降低表面能，然後共同繼續成長為雙晶。

②轉變雙晶：在同質多象轉變過程中產生的雙晶。它是由高溫變體經同質多象轉變而變為對稱程度較低的低溫變體時所產生的雙晶。

③滑移雙晶：一般是在晶體形成之後受機械應力的作用，在部分晶格中的一連串相鄰面網間同時發生均勻滑移的範性形變，使滑移部分與未滑移部分的晶格間形成雙晶關係，故又稱機械雙晶或形變雙晶。滑移雙晶都表現為聚片雙晶，在遭受過區域變質作用的一些礦物晶體中和某些低對稱的金屬晶體中常見。

此外，某些金屬在退火時的再結晶過程中，通過質點的擴散和晶間界面的變化，容易產生雙晶接合面取代一般的晶間界面而形成退火雙晶。它幾乎只限於有立方面心晶格的金屬中。

類型

在礦物學中，通常根據單晶體間相互接合的特點而將雙晶分為下列類型。簡單雙晶，僅由兩個單晶體構成。又分為：

接觸雙晶

兩單晶體相鄰接觸，具確定而規則的接合面；貫穿雙晶，兩單晶體相互穿插，接合面曲折而不規則，亦稱透入雙晶。

反覆雙晶

由兩個以上的單晶體按同一雙晶律依次反覆成雙晶關係連生而組成。可再分為﹕聚片雙晶，所有接合面均相互平行，各單晶體呈片狀而依次疊合，在橫截接合面的晶面和解理面上可見由接合面的跡線所構成的一系列平行直線狀的雙晶紋；輪式雙晶，各接合面依次成等角度相交，雙晶外貌常呈輪輻狀或環狀，按所含單晶體的個數而可稱為三連晶、四連晶、五連晶、六連晶或八連晶。

複合雙晶

由兩個以上的單晶體兩兩間分別依不同的雙晶律連生而組合在一起的雙晶。

此外，在晶體光學中還常按雙晶軸與接合面間的關係而將某些雙晶分為﹕①正交雙晶，雙晶軸垂直於接合面，亦稱面律雙晶﹔②平行雙晶，雙晶軸平行於接合面，同時還平行於單晶體中的某一主要晶帶軸，亦稱軸律雙晶﹔③混合雙晶，雙晶軸亦平行於接合面，但同時還垂直於單晶體中的某一主要晶帶軸。

相關資料

接合面

指雙晶中單晶體間相互接合的實際界面。雙晶中以接合面為界﹐其兩側單晶體的晶格互不連續。接合面可以呈階梯狀或很不規則，亦可為一平面，且是兩單晶體中相互等同的一個公共面。接合面往往平行於單晶體中具簡單指數的晶面，此時即可用該晶面的符號表示接合面的方向。但個別雙晶中，接合面也可能為一無理指數面。接合面可以與單晶體中的對稱面平行，但實際上更經常的是與雙晶面重合，或平行於雙晶軸。

雙晶律

指雙晶中單晶體間相互連生的規律。雙晶律由雙晶要素來表徵，並經常被賦予特定的名稱。其命名原則大致如下﹕①以經常具該雙晶的特徵礦物名稱命名。如尖晶石族礦物中以 (111)為雙晶面的稱尖晶石律﹔②以最初發現該雙晶的地名命名，如長石中以 C軸，即(001)晶帶軸為雙晶軸的卡爾斯巴律雙晶﹔③以雙晶的形狀命名，如金紅石族礦物中以 (101)為雙晶面的膝狀雙晶律(又稱肘狀雙晶)﹔④以雙晶面和接合面命名，如方解石中以負菱面體的晶面(012)為雙晶面和接合面的雙晶即稱為負菱面雙晶律。

研究意義

有些礦物常呈雙晶產出，雙晶是識別這些礦物的一個主要特徵，可據以確定晶體在空間的方位。滑移雙晶的出現還具有成因意義。

雙晶的存在對於晶體的利用一般是有害的。如水晶，具有道芬律雙晶時，兩單晶體中電軸的正負端正好相反，使壓電效應相互抵消而不能用作壓電材料﹔當存在巴西律雙晶時，兩單晶體的旋光方向也正好相反，既不能作為壓電材料，也不能用作光學材料。個別雙晶，如水晶的道芬雙晶，可由人工消除。