Все о минерале кварц.

Аметист выращивается на затравочных пластинках во фторидном растворе; при этом поверхность пластинок обычно параллельна базису и они удлинены в направлении оси У. Такие затравки называют срезами ZY, а тс, которые удлинены вдоль оси X, -срезом XX. Когда кристалл выращивается на затравочных срезах АХ, поверхность базиса сходит на нет и кристалл оказывается ограненным плоскостями ромбоэдра. Если в качестве затравки применяется срез Z7, поверхность базиса больше, поскольку кристалл растет преимущественно в направлении оси X. Рассчитано, что скорость роста +Х в 10-15 раз больше, чем — X.

Поверхности кристаллов, выращенных из фторидных растворов, иные, чем в случае щелочных растворов. Основное различие обусловлено быстрым ростом исходной поверхности. Грани кристаллов, выращенных во фторидных растворах, покрыты мелкими, примыкающими друг к другу трещиноватыми пирамидами, грани которых ориентированы вдоль тригональной дипирамиды. Такая структура поверхности грани сохраняется в течение всего процесса роста. Для кристаллов, выращенных в щелочной среде, характерна округло-бугристая или похожая на булыжную мостовую поверхность.

Имеется также различие в вицинальных гранях, наблюдающихся на гранях ромбоэдра. При фторидной среде роста кристалла на гранях положительного ромбоэдра можно обнаружить пирамидки; они отличаются от бугорков овальной формы, образующихся при использовании щелочного метода.

Обратимость этих реакций способствует росту кварца, снижая темпера-гуру; в растворе очень хорошо растворяются как окись, так и закись железа и накапливается достаточное количество трехвалентного железа для возникновения в кристаллах центров аметистовой окраски.

Применение водных растворов фторида аммолия исключает образование обусловленных присутствием алюминия центров дымчатой окраски. Если в кварце имелся алюминий, образуются аммониево-водородные центры. Метод выращивания кварца с использованием фторида аммония тот же, что и для других типов кварца, получаемых из щелочных растворов. Кристаллы можно выращивать в интервале концентраций растворов 5-30% при температурах 210-500°С и давлениях 20 10 атм. Железо в качестве примеси концентрируется не только на гранях основного ромбоэдра, но и в других частях кристалла.

Железо вводится не в форме металла, а в виде оксидов или гидроксидов. В результате реакции между металлическим железом и фторидом аммония выделяется водород, который мешает переходу железа в трехвалентное состояние и препятствует образованию центров аметистовой окраски. Чтобы избежать этого, для получения аметиста с хорошей окраской необходимо ввести некоторое количество ионов щелочных металлов. Прекрасной добавкой служит литий, так как он защищает в ходе роста потенциальные аметистовые центры от термического разрушения. Водород может выполнять роль компенсатора заряда в том случае, если необходимо скомпенсировать баланс между четырехвалентным кремнием и трехвалентным железом в отсутствие иона щелочи. Если кристаллы слишком долго находятся в сосуде, центральная их часть будет разрушаться из-за термической нестабильности (даже при таких низких температурах, как 250 300°С).

Если кристалл распилить поперек грани главного ромбоэдра, можно увидеть его секториальное зональное строение. Полагают, что зональность обусловлена нарушением стабильности условий кристаллизации. Цыганов и др. (1975) установили, что грани ромбоэдра покрыты вициналями в виде асимметричных бугорков роста; их склоны на гранях положительного ромбоэдра круче и покрыты полисинтетическими бразильскими двойниками. На гранях гексагональной призмы можно наблюдать сложную полигональную структуру. Множественные бразильские двойники встречаются на кристаллах аметиста, выращенных на затравках, ориентированных параллельно положительному ромбоэдру. Эти двойники представляют собой тонкие пластинчатые наросты левого кварца (если они нарастают на правый кварц), ориентированные параллельно граням и основного кристалла. Двойникование выявляется при протравливании 35%-ным HF, а также электронно-микроскопическими исследованиями.

Своеобразные трещины образуются при росте аметиста на затравках, параллельных положительному ромбоэдру (такие кристаллы имеют наиболее глубокую окраску). Рассекающие кристалл трещины, возникающие в слое роста на одной из сторон затравки, образуют систему, параллельную граням гексагональной призмы; иногда они проходят почти под прямым углом к оси А" кристалла. Когда трещины встречаются на обеих сторонах затравки, они образуют трехмерную ромбоэдрическую сетку.

В первом случае кристаллы растут в растворе карбоната или гидроксида калия с молярной концентрацией от 0,3 до 1 при температуре 300-500"С и давлении 1700 кг/см2.

Температура верхней кристаллизационной части ограничена термической устойчивостью центров аметистовой окраски. Кристаллы можно выращивать на затравочных пластинках, параллельных положительному или отрицательному ромбоэдру; рост происходит быстрее на отрицательном ромбоэдре, и полученные при этом кристаллы имеют аномальный плеохроизм.

При таком процессе добавляются окислители (например, нитрит лития) с тем, чтобы обеспечить наибольшее содержание в растворе трехвалентного железа. Добавка окислителей способствует получению более глубокой окраски аметиста и позволяет избежать появления дымчатости. Если дымчатость все же имеет место, кристалл можно отжечь, так как температура стабильности дымчатых центров ниже, чем центров, вызывающих аметистовую окраску. Высокая чистота исходного материала также уменьшает вероятность появления дымчатости. Кристаллы аметиста, выращенные в сильнощелочных растворах, имеют уплощенную форму с развитыми гранями ромбоэдра и гексагональной призмы. Габитус получающихся кристаллов определяется как ориентацией и формой затравочной пластинки, так и скоростью роста. Как правило, грани призмы не растут, а рост на гранях отрицательного ромбоэдра происходит быстрее, чем на гранях положительного.

В статье Балицкого (ВаМвку, 1980) описано получение синтетического аметиста гидротермальным методом и дан обзор его некоторых типичных характеристик. Первые попытки вырастить аметист были предприняты в конце 40-х- начале 50-х годов, причем рост осуществлялся на ромбоэдрических затравках с загрузкой кварцевым стеклом. Кристаллизационный раствор имел сложный состав и содержал 50 г метасиликата натрия на 1 л; температура равнялась 360°С, а давление- 1000 кг/см2.

Рентгеновское облучение придавало аметистовый цвет очень тонкому образовавшемуся поверхностному слою. Цинобер и др. (1959), по-видимому, были первыми, кто вырастил крупные кристаллы аметиста. Они пользовались гидротермальным методом, но в их статье подчеркивается необходимость использования сильнощелочных водных растворов и присутствия в системе железа. Кристаллы росли на затравках, параллельных граням положи тельного и отрицательного ромбоэдров. Более поздние работы по росту аметистов показали, что существуют два метода, с помощью которых можно вырастить кристаллы: в одном из них применяются калиевые щелочные растворы, а в другом почти нейтральные растворы фторида аммония.