4. Morfologická mineralogie

4.1. Krystal a jeho omezení

Minerály, s výjimkou několika amorfních fází, mají určité vnitřní uspořádání částic, od kterého je odvozen jejich krystalový tvar. Krystal, charakteristický pro jednotlivé minerály, je vlastně geometrický mnohostěn, více či méně pravidelný. Krystalické substance (minerály) se mohou vyskytovat také jako jemně zrnité agregáty, jejichž krystalický původ nelze určit makroskopicky. Ty jsou označovány jako mikrokrystalické. Pokud jsou krystalová individua tak malá, že je nelze rozlišit ani mikroskopem, ale můžeme je detekovat RTG difrakčními technikami, hovoříme o minerálech kryptokrystalických. Pokud ve struktuře minerálu zcela chybí uspořádání na dlouhou vzdálenost (viz. kapitola Strukturní krystalografie), je minerál označován jako amorfní.

Těleso krystalu se skládá z krystalových ploch, krystalových hran a krystalových rohů. Jejich počet je dán Eulerovou rovnicí, která je platná pouze pro monokrystaly (neplatí pro srostlice se zapuklými úhly hran) :

P + R = H + 2

Počet ploch a rohů je roven počtu hran, zvýšený o 2.

Na krystalech se vyskytují plochy různého druhu. Plochy pravidelné (obr. 1) jsou takové, které lze souměrně rozdělit více jak dvěma řezy na zrcadlově shodné poloviny např. čtverec, rovnostranný trojúhelník nebo pravidelný šestiúhelník. Plochy souměrné (obr.2) lze rozdělit nejvýše dvěma řezy na zrcadlově shodné poloviny např. obdélník nebo rovnoramenný trojúhelník. Ostatní plochy (bez roviny symetrie) se označují jako nesouměrné (obr. 3).

Obrázek 1. Plochy pravidelné s vyznačenými řezy symetrie (zdroj Slavík, Novák, Kokta, 1974)

Obrázek 2. Plochy souměrné s vyznačenými řezy symetrie (zdroj Slavík, Novák, Kokta, 1974)

Obrázek 3. Plochy nesouměrné (zdroj Slavík, Novák, Kokta, 1974)

V krystalových rozích se sbíhají plochy a hrany krystalu. Krystalové rohy dělíme podobně jako plochy na pravidelné, souměrné a nesouměrné, podle stupně pravidelnosti plochy, která vznikne rovnoměrným seříznutím krystalového rohu.

Skutečná krystalová hrana je místo na krystalu, kde se přímo setkávají dvě různoběžné krystalové plochy. Pokud se plochy nestýkají přímo, hovoříme o hraně myšlené. Prostorový vztah stýkajících se ploch označujeme buď přibližně - hrana ostrá, tupá, vypuklá, zapuklá - nebo přesně pomocí úhlu krystalové hrany. Vnitřní úhel hrany (a ) je úhel mezi vnitřními stranami ploch, vnější úhel hrany (e ) je doplněk vnitřního úhlu do 180° a zároveň je to úhel kolmic spuštěných na krystalové plochy ze středu krystalu (obr. 4).

Obrázek 4. Znázornění úhlu krystalové hrany: S - střed krystalu, a - vnitřní úhel, e - vnější úhel (zdroj Slavík, Novák, Kokta, 1974)

Úhly hran krystalu jsou charakteristické veličiny pro danou látku. Tuto zákonitost formuloval v roce 1669 Niels Stensen: Velikost úhlů hran, tvořených stejnolehlými plochami, je na všech krystalech téže látky za stejných podmínek veličinou stálou.

Pásmo (zóna) je soubor krystalových ploch, jejichž vzájemné hrany (skutečné i myšlené) jsou rovnoběžné. Osa pásma je přímka rovnoběžná s hranami pásma a prochází středem krystalu.

4.2. Vznik krystalů

4.2.1. Krystalizace

Krystaly mohou vznikat z roztoků, tavenin nebo par. V těchto skupenstvích mají atomy náhodnou distribuci, ale změnou teploty, tlaku nebo koncentrace může docházet ke vzniku pravidelného uspořádání, které je charakteristické pro krystalický stav.

Pokud má krystalizace plynule probíhat, musí být dodržena některá z následujících podmínek:

Příkladem může být krystalizace NaCl z roztoku. Pokud se voda z roztoku může odpařovat, dojde systém do stavu, kdy se začíná srážet halit. Pokud je odpařování dostatečně pomalé, budou se ionty Na+ a Cl- sdružovat kolem několika málo center krystalizace (nukleí) a vznikne malé množství dokonalých krystalů, charakteristických pro halit (obr. 5). Je-li odpařování rychlé, vznikne velké množství krystalizačních center. Podobně může halit krystalizovat z roztoku snížením tlaku nebo teploty. Při vyšší teplotě nebo vyšším tlaku přejde do roztoku větší množství soli. Pokud tlak klesne na určitou hranici nebo poklesne teplota, začne probíhat krystalizace.

Obrázek 5. Schematické znázornění růstu zárodku v roztoku přikládáním iontů Na a Cl (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

Stejně jako z roztoků může docházet ke krystalizaci z taveniny, např. krystalizace minerálů vyvřelých hornin z magmatu. Jednodušším modelem může být krystalizace vody. Za příhodných podmínek se molekuly vody přestávají volně pohybovat v libovolném směru a zaujímají pevné, definovatelné uspořádání krystalické hmoty - vzniká led (pevná fáze).
Krystalizace z par je méně běžná. Příkladem může být vznik sněhových vloček ve vzduchu nebo tvorba síry na sopečných fumarolách.

4.2.2. Růst krystalů

Některé minerály jsou vyvinuty v dokonalých krystalech, jiné mají vyvinutou jen část krystalových ploch nebo je vyvinuty vůbec nemají. Tvar krystalu je ovlivněn podmínkami během krystalizace. Jsou to zejména tyto:

Prvním krokem při růstu krystalů je vznik krystalizačního jádra (zárodek, nukleus) v roztoku. Spontánní vznik zárodků je podmíněn náhodným setkáním dostatečného množství stavebních částic. V roztocích nenasycených nebo nasycených znamená vznik zárodku zvýšení volné energie, což je pro celý systém nevýhodné. V přesyceném roztoku je zárodek, který překročí určitý rozměr, termodynamicky stabilní a jeho růst je doprovázen snižováním volné energie (obr. 6). Čím větší je přesycení nebo podchlazení roztoku, tím menší je kritický rozměr zárodků a je tedy pravděpodobnější jejich spontánní vznik. Další krystalizace rozpuštěné látky je provázena zmenšením její koncentrace v roztoku a proces nukleace je tím bržděn.

Obrázek 6. Závislost nukleace na přesycení roztoku, kde r je poloměr zárodku, A je volná energie zárodku (zdroj Chojnacki, 1979)

Jako příklad uveďme opět krystalizaci halitu. Ionty Na+ a Cl- vytvářejí pravidelné kubické uspořádání. Dochází k náhodnému vzniku mnoha zárodků a zároveň k jejich rozpadu. Pokud některý ze zárodků "přežije", musí dostatečně růst, aby tím snížil svoji povrchovou energii (vypočtenou jako poměr povrchu k objemu zárodku). Teprve po překročení určité kritické velikost se ze zárodku postupným růstem stane krystal.

Růst krystalu probíhá přikládáním stavebních částic na povrch - apozicí. Povrch rostoucího krystalu na kontaktu s roztokem představuje plochu nevyvázaných chemických vazeb. Energie povrchu se sníží, pokud se na něj připojí atom a množství uvolněné energie závisí na místě, ve kterém se atom připojil (obr. 7). Pokud je například energeticky nejvýhodnější připojení v rohu krystalu, dochází k rychlému růstu právě v těchto směrech a vznikají dendrity.

Obrázek 7. Možné polohy připojení se částice k zárodku při krystalizaci. Polohy 1 - 6 jsou z hlediska povrchové energie výhodnější pro připojení částice než polohy 7 - 12 (zdroj Chojnacki, 1979)

Kolmice spuštěné ze zárodečného bodu (většinou totožný se středem krystalu) na krystalové plochy udávají růstové směry těchto ploch. Rychlost postupu dané plochy při jejím růstu se označuje jako růstová rychlost. Ve zcela homogenním prostředí by krystal NaCl vyrostl omezený shodnými plochami se stejnou růstovou rychlostí. Takové plochy označujeme jako fyzikálně a krystalograficky stejnocenné. Objeví-li se plochy s jiným tvarem a jinou růstovou rychlostí, jsou vůči původním plochám různocenné. Při růstu krystalu nezůstává poměr velikosti ploch beze změn. Plochy s velkou růstovou rychlostí jsou postupně potlačeny nebo zcela zanikají, zatímco plochy s malou růstovou rychlostí na výsledném krystalu převažují (obr. 8).

Obrázek 8. Vývin krystalových ploch v závislosti na růstové rychlosti; V s indexy označuje rychlosti růstu ploch a, b, c, d, e (zdroj Chojnacki, 1979)

4.3. Morfologie a popis krystalů

Těleso krystalu je tvořeno opakováním základní strukturní jednotky v trojrozměrném prostoru. Jak již bylo uvedeno, jeho povrch je tvořen plochami, hranami a rohy. Úhlové vztahy, jeho velikost a tvar ploch tvoří morfologii krystalu. Morfologie krystalu dané látky závisí na vnějších podmínkách při krystalizaci, tj. na teplotě, tlaku, složení roztoku, směru proudění roztoku a velikosti krystalizačního prostoru.

Právě díky různým podmínkám během krystalizace se může reálný tvar krystalu velmi lišit od ideálního geometrického tvaru. Lokální změny v teplotě, koncentraci a proudění roztoku mohou např. způsobit rychlejší apozici částic v některých částech krystalu. Tyto zcela běžné odchylky se označují jako různoměrný vývin krystalů (obr. 9).

Obrázek 9. Tentýž krystal křemene vyvinutý za ideálních krystalizačních podmínek a při působení jednosměrného tlaku. Podle Stensenova zákona se úhly mezi stejnolehlými plochami zachovávají, jak je vidět na řezu (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

Pokud je krystal omezen stejnocennými plochami, označujeme toto omezení jako jednoduchý tvar. Je-li krystal omezen různocennými plochami, označujeme tento tvar jako spojku (obr. 10).

Obrázek 10. Jednoduchý tvar (1,4) a spojka dvou tvarů (2,3) na příkladu krystalizace z oktaedrického zárodku přes mezistupně spojek krychla a oktaedru až k výslednému jednoduchému tvaru - krychli. Plochy krychle značeny a, plochy oktaedru značeny o.(zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

4.4. Symetrie krystalů

Vnější forma krystalů odráží přítomnost nebo nepřítomnost prvků symetrie. Na celkové symetrii krystalů se podílejí pouze ty prvky symetrie, které neobsahují translaci. Jejich přehled viz kapitola Strukturní krystalografie. Všechny přítomné prvky symetrie lze zpravidla určit jen na dokonale vyvinutých krystalech.

Na základě kombinace beztranslačních prvků symetrie lze odvodit 32 bodových grup, které vyjadřují symetrii všech přírodních krystalů. Každá bodová grupa je určena jménem nebo symbolem. Nejčastěji používané symboly jsou Hermann - Mauguinovy nebo Schoenfliesovy.

Některé bodové grupy mají společné charakteristiky. Ty se potom spojují do krystalových soustav, blíže kapitola 3.2.3.3.

4.4.1 Krystalové osy

Popis každého krystalu (nebo krystalové struktury) se provádí vzhledem k referenčním osám, které se běžně označují jako krystalografické osy. Většinou bývají rovnoběžné s hranami význačných krystalových ploch nebo kolmé na roviny souměrnosti. V ideálním případě jsou krystalografické osy rovnoběžné s hranami základní buňky.

U většiny krystalových soustav se osy označují jako a, b, c. Obecně má každá osa jinou délku a konec každé osy je označen plus nebo minus; positivní je přední část osy a, pravá část osy b a horní část osy c - opačné strany jsou negativní. Úhly mezi osami jsou konvenčně značeny jako a , b , g . Modelem, který znázorňuje symetrii v každé soustavě je krystalografický osní kříž (obr. 11). Pro jednotlivé soustavy vypadá takto:

Obrázek 11. Modely krystalografických osních křížů všech soustav (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

Často se soustavy člení do skupin, které se označují jako soustavy vyšší kategorie (kubická), střední kategorie (trigonální, hexagonální, tetragonální) a nižší kategorie (rombická, monoklinická, triklinická).

Horizontální osy označujeme někdy jako osy pasné; protínají pasné rohy a pasné hrany. Dvěma osami prochází tzv. osní rovina. Tři osní roviny dělí krystalografický kříž na oktanty.

4.4.2. Úseky na osách

Ve všech krystalografických systémech (kromě kubické soustavy) jsou délky os různé. Pomocí rtg metod můžeme určit rozměry základní buňky a z nich pak stanovit poměry délek krystalografických os. Příkladem může být kosočtverečná síra, kde a = 10,47 . 10-10m, b = 12,87 . 10-10m a c = 24,49 . 10-10m (a, b, c jsou mřížkové parametry). Vezmeme-li osu b jako jednotkovou, stanovíme poměr délek jako: a/b : b/b : c/b tj. a : b : c = 0,813 : 1 : 1,903.


4.8. Krystalové srůsty

Předcházející text byl věnován popisu dokonalých (automorfních, euhedrálních) krystalů, které jsou však relativně vzácné. Většina minerálů se vyskytuje ve formě náhodných zrnových agregátů, většinou jako součást hornin. Tato zrna jsou obecně xenomorfní (nepravidelně omezená), ale jejich vnitřní stavba je krystalická.

Relativně běžné jsou ale i srůsty dobře vyvinutých krystalů nebo nepravidelných zrn, které nejsou náhodné. Je to např. paralelní srůst shodných krystalických látek nebo prorůstání dvou krystalických látek různého složení (epitaxie). Pokud srůstají individua podle jistých pravidel (prvků symetrie), označujeme to jako dvojčatění nebo dvojčatné krystaly.

4.8.1. Paralelní srůsty a epitaxie

Paralelní srůst je agregát identických krystalů, jejichž krystalografické osy a plochy jsou paralelní (obr. 73). Takové agragáty (ač reprezentovány několika jedinci) označujeme stále jako monokrystaly (vzhledem k jejich struktuře). Srůsty tohoto typu jsou velmi pravděpodobné, protože na úrovni atomů je celková potenciální energie uspořádání atomů ve struktuře nižší než u náhodných srůstů.

Obrázek 73. a) paralelnísrůst křemene, kdy větší krystal narůstá na menší; b) paralelní srůst různě velkých krystalů křemene; c) paralelní srůst krystalů barytu (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

Pokud podle určitého pravidla srůstají dvě krystalické látky odlišného složení, mluvíme o epitaxi. U takových dvou krystalů je sice rozdílné složení a struktura, ale najdou se strukturní roviny, které jsou si na úrovni atomové stavby podobné. Příkladem může být srůst staurolitu podle plochy (010) s kyanitem podle plochy (100) nebo prorůstání plagioklasu podle (001) s mikroklinem podle (001) nebo (010) - tyto tři roviny mají dobrou shodu ve vnitřní stavbě.

Obrázek 74. Epitaktický srůst staurolitu s kyanitem (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

4.8.2. Dvojčatění

Dvojče je symetrický srůst dvou nebo více krystalů stejné látky. Tato krystalograficky definovaná prorůstání se označují jako dvojčatné krystaly. Individua jsou souměrná vzhledem k prvku symetrie, který na jednotlivých krystalech chybí. Tento nový prvek symetrie (dvojčatný prvek - pozor ne dvojčetný!!!) převádí individuum do dvojčatné pozice. Dvojčatná operace, která převádí krystal, může být:

  1. zrcadlení v dvojčatné rovině
  2. rotace kolem krystalového směru o 180° - dvojčatná osa
  3. inverze vůči bodu - dvojčatný střed

Dvojčatění je definováno dvojčatným zákonem, který krystalograficky definuje bod, osu nebo rovinu. Rovina se označuje Millerovým indexem a směr osy podobně jako symbol zóny.

Povrch, kde se individua spojují označujeme jako kontaktní nebo dotykový povrch, resp. kontaktní plocha. Je-li dvojčatný zákon definován dvojčatnou rovinou, je tato rovina vždy paralelní s některou možnou krystalovou plochou, ale nikdy s rovinou symetrie. Dvojčatná osa je osa zóny nebo směr kolmý na mřížkovou rovinu. Např. jí může být 3-četná rotační osa, kolem níž otočíme o 180°.

Dvojčatné krystaly jsou obvykle rozdělovány na kontaktní dvojčata (dotyková) a penetrační dvojčata (prorostlice). Kontaktní dvojčata se srůstají v dvojčatné rovině (mají pravidelný dotykový povrch), penetrační dvojčata jsou definována zpravidla směrem dvojčatné osy - jejich srůstová plocha je nepravidelná.

Vícenásobné dvojčatění vzniká, pokud několikrát aplikujeme stejný dvojčatný zákon. Jsou-li všechny srůstové plochy rovnoběžné, vzniká polysyntetické dvojčatění, pokud jsou srůstové plochy různoběžné, vzniká cyklické dvojčatění.

4.8.3. Nejběžnější dvojčatné zákony

4.8.3.1. Triklinická soustava

Dvojčatění zde nejlépe ilustrují plagioklasy. Zpravidla bývají zdvojčatělé podle albitového zákona (obr. 75), s dvojčatnou rovinou (010). Druhým důležitým dvojčatným zákonem u plagioklasů je periklinový zákon, s dvojčatnou osou [010].

Obrázek 75. Polysyntetické dvojčatění albitu podle albitového zákona. Fotografie horninového výbrusu v polarizačním mikroskopu.

4.8.3.2. Monoklinická soustava

V této symetrii je nejběžnější dvojčatění podle rovin (100) a (001). Sádrovec má dvojčatnou rovinu (100) - dvojče se označuje jako “vlaštovčí ocas”(obr.76). Důležité dvojčatné zákony najdeme u ortoklasu. Dva z nich dává vzniknout kontaktním dvojčatům: manebašský zákon s dvojčatnou rovinou (001) a bavenský zákon s dvojčatnou rovinou (021). Nejběžnější je ale u ortoklasu karlovarský zákon (obr. 77), kde dvojčatným elementem je osa c [001]. Oba jedinci se pak prorůstají podle roviny (100).

Obrázek 76. Dvojče sádrovce "vlaštovčí ocas", dvojčatná rovina (100) (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

Obrázek 77. Karlovarský srůst ortoklasu, dvojčatná osa [001] (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

4.8.3.3. Rombická soustava

V této soustavě jsou zpravidla roviny dvojčatění rovnoběžné s rovinami prizmatu. Kontaktní dvojčata aragonitu a cyklická dvojčata aragonitu a cerusitu jsou zdvojčatěna podle roviny (110). Pseudohexagonální vzhled cyklicky zdvojčatělého aragonitu je dán faktem, že úhel mezi plochami (110) a (1-10) je přibližně 60°. U staurolitu (monoklinický minerál s úhlem b =90°) nalezneme dva typy penetračních dvojčat (obr. 78). První má dvojčatnou rovinu (031) a výsledkem je křížení jedinců pod pravým úhlem a druhý typ má dvojčatnou rovinu (231), kdy jedinci svírají úhel 60°.

Obrázek 78. Penetrační dvojčata staurolitu s dvojčatnými rovinami {031} a {231} (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

4.8.3.4. Tetragonální soustava

Nejběžnějším typem dvojčatné roviny je v této soustavě (011). Podle tohoto zákona dvojčatí např. kasiterit (obr. 79) nebo rutil.

Obrázek 79. Dvojše kasiteritu podle roviny {011} (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

4.8.3.5. Hexagonální soustava

Nejlepším příkladem v této soustavě je kalcit. Rovina dvojčatění může být např. (0001), nebo pozitivní romboedr (10-11). Běžnější je ale dvojčatění podle negativního romboedru (01-12), kdy mohou vznikat kontaktní dvojčata nebo polysyntetické dvojčatění jako výsledek působení tlaku.

Dalším významným minerálem s několika typy dvojčatění je křemen (obr. 80). U brazilského zákona je dvojčatná rovina rovnoběžná s (11-20) přičemž pravý a levý jedinec tvoří penetrační prorostlici. Alpský nebo-li dauphinéský zákon má za dvojčatnou osu [0001] a dvojče je srůstem individua pravého s pravým nebo levého s levým. Japonský zákon má rovinu dvojčatění (11-22), takže srůstající jedinci svírají úhel 84°33´.

Obrázek 80. Dvojčata křemene podle brazilského zákona {11-20}, dauphinéského zákona {0001} a japonského zákona {11-22} (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

4.8.3.6. Kubická soustava

Až na několik výjimek je v holoedrickém oddělení dvojčatnou osou osa 3-četná a dvojčatná rovina je tak paralelní s plochou oktaedru (111). Podle plochy oktaedru dvojčatí např. spinel - tzv. spinelový zákon. Penetrační prorostlice dvou krychlí může vzniknout podle 3-četné osy jako osy dvojčatění. V oddělení 2/m-3 mohou tvořit dva pentagon - dodekaedry penetrační dvojče otočením o 90° podél osy [001] - tzv. železný kříž.

4.9. Pseudomorfózy

Takto se označuje jev, kdy vnější tvar minerálu neodpovídá jeho chemickému složení. Vzniká zpravidla nahrazením původního minerálu jiným minerálem, který zaujme krystalový tvar předchozího. Příkladem může být nahrazení kubického krystalu pyritu limonitem. Mezi pseudomorfózami se někdy vyčleňují různé typy, např. perimorfóza (obalová pseudomorfóza), zoomorfóza (nahrazení živočišné fosilie) apod.

4.10. Polymorfie

Pokud chemická látka (minerál) krystalizuje ve více typech struktur (v závislosti na teplotě a tlaku), označuje se tento jev jako polymorfie. Jednotlivé strukturní typy této látky se označují jako polymorfní modifikace nebo polymorfy. Jednotlivé polymorfní modifikace se zpravidla označují a , b , g atd., přičemž a označuje polymorf stabilní při nejnižších teplotách. Polymorfie chemických prvků se označuje jako alotropie.

Důvody, proč jedna látka krystaluje ve více typech struktur, jsou dány vnitřní energií jednotlivých struktur. Vnitřní energie se zvyšuje v důsledku růstu teploty a má za následek vyšší frekvenci teplotních vibrací atomů. Podobný efekt může vyvolat i zvyšování tlaku, kdy dochází ke změně hustoty uspořádání částic ve struktuře. Dají se vyčlenit tři typy polymorfních reakcí: rekonstruktivní (ireversibilní), reversibilní a uspořádané-neuspořádané přechody.

4.10.1. Rekonstruktivní polymorfní přeměna (ireversibilní)

Dochází k rozsáhlému přeuspořádání struktury na jiný typ, přičemž dochází k destrukci vazeb a vzniku jiných, popř. se mění celé stavební jednotky. Celá přeměna vyžaduje značné množství energie, probíhá zpravidla zvolna a je nevratná.

Příkladem může být přeměna vysokoteplotních modifikací SiO2 na nízký křemen. Jelikož přeměna proběhne pouze při vysoké aktivační energii, vysokoteplotní modifikace zůstávají často v metastabilním stavu (při nízkých teplotách) desítky miliónů let (např. ve výlevných horninách).

4.10.2. Reversibilní polymorfní přeměna

Při této polymorfní reakci dochází pouze k nepatrným posunům některých stavebních částic v rámci struktury - mění se vazebné úhly, případně meziatomové vzdálenosti. Potřebná aktivační energie je malá, nedochází k destrukci vazeb.

Příkladem takové reakce je přeměna vyššího křemene na nižší při 573°C. Dojde pouze k posunům tetraedrů SiO4 tak, že prostorová grupa vyššího křemene P6222 se mění na prostorovou grupu P3221.

4.10.3. Uspořádané - neuspořádané přechody (order-disorder)

Pod tímto ne zcela výstižným názvem se skrývají polymorfní přeměny, které nemají fixní přechodový bod, ale probíhají kontinuálně. Celý princip je založen na faktu, že absolutně dokonalé uspořádání částic existuje pouze při teplotě absolutní nuly (-273,15°C). Postupným růstem teploty dochází k růstu neuspořádanosti až vznikne stav totálního chaosu. Na příkladu minerálů můžeme vidět tuto situaci následovně: těsně pod bodem tání mají stavební částice fáze tendenci opustit své pozice ve struktuře a se snižující se teplotou u nich tato schopnost klesá a celá struktura se určitým způsobem uspořádává. Jako příklad můžeme uvést vysokoteplotní modifikaci K-živce sanidin, která je vysoce neuspořádaná z hlediska rozmístění Al+3 ve struktuře. Nízkoteplotní mikroklin, kde Al+3 obsazuje pouze jeden typ tetraedru, se ze stejného pohledu jeví jako vysoce uspořádaný (důsledkem je jeho nižší symetrie).

4.11. Polytypie

Jedná se o speciální případ polymorfie, kdy se jednotlivé polytypy liší pouze v kladu zcela identických dvojrozměrných vrstev. V základní buňce se mění jediný parametr, zpravidla c. Značení jednotlivých polytypů se provádí číslicí a písmenem. Číslice označuje kolikátá vrstva po výchozí je v identické poloze a písmeno je symbolem symetrie. Např. u polytypu 4H je každá čtvrtá vrstva v identické pozici a symetrie je hexagonální. Příkladem polytypních látek je např. wutzit nebo jílové minerály.

4.12. Izomorfie

Jedná se o schopnost látek různého složení vytvářet stejné krystalové tvary, resp. jejich vnitřní stavba patří ke stejnému strukturnímu typu - jsou izostrukturní. Atomy jednotlivých látek zaujímají shodné strukturní pozice, ale jejich velikost se může diametrálně lišit. Příkladem může být strukturní typ NaCl, ve kterém krystalují další látky: KCl, PbS, MgO, MnS a další. RTG difrakční záznam vykazuje u takových látek analogické difrakční linie, které mají ale jinou polohu a intenzitu.

4.13. Metamiktní stav minerálů

Minerál označovaný jako metamiktní je původně krystalická fáze, jejíž struktura byla narušena v důsledku rozpadu radioaktivních prvků (zpravidla obsažených v témž minerálu). Rozpad struktury je způsoben jejím bombardováním alfa časticemi, které se uvolňují z uranu nebo thoria. Tento rozpad může vést až k totálnímu rozkladu struktury (amorfizace) a rozpadu radioaktivních prvků na dceřiné produkty, které mají jiné atomové poloměry popř. valence. Stupeň destrukce struktury lze studovat pomocí RTG (obr. 81) difrakce a HRTEM.

Obrázek 81. Změny vzhledu RTG difrakčního záznamu v závislosti na postupu metamiktních přeměn v minerálu (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

Celý proces se projevuje i na fyzikálních vlastnostech minerálu. Mezi nejdůležitější změny patří:

Nejčastěji bývají tímto procesem postiženy zirkon, monazit, xenotim a thorit.