矿物晶体的双晶也是晶体的规则连生的一种。双晶是两个或两个以上同种晶体的规则
连生,其中一个晶体是另一个晶体的镜像反映或者其中一个晶体旋转180°以后与另一个晶体重合或平行。又称
孪晶。在构成双晶的两个
单晶体间﹐必会有部分的对应
晶面﹑对应
晶棱相互平行﹐但不可能全部一一平行﹐然而它们必可通过某一反映﹑旋转180°或反伸(倒反)的
对称操作而达到彼此重合或完全平行。 要想使双晶的相邻的两个个体重合或平行,我们要借助一定的
几何图形--面、线、点
斜长石卡钠复合双晶(辉长岩)(称之为双晶要素)来完成。
在各种
晶体中,出现双晶的几率很不一致的。例如
方解石﹑
锡石﹑
十字石等矿物的双晶常见,物别是
石英和火成岩中的
斜长石几乎无例外,均呈双晶产出﹔但在大多数种类的
晶体中不出现双晶或双晶少见。双晶在各晶系中的分布也不均衡,属于单斜和正交(斜方)晶系的双晶最多,依次为三斜和三方、等轴、四方晶系。六方晶系的双晶则非常少见。这些现象与
晶体结构特点及晶系的
对称性密切有关。
指用来表征双晶中
单晶体方位间的对称取向关系的假想几何要素。它包括﹕①
双晶面,为一假想的平面。通过它的反映可使构成双晶的两个
单晶体重合或达到完全平行。因此,
双晶面必定是两者
晶格中的一个相互等同而且平行一致的公共面网。
双晶面的方向用平行某晶面或垂直某
晶带轴的符号形式来表示。例如
锡石的
膝状双晶,双晶面∥(101)﹔
正长石的卡尔斯巴律双晶,双晶面⊥(001)。
双晶面决不可能平行于
单晶体中的
对称面,否则就会使两个单晶体处于完全平行的关系而构成
平行连生。②
双晶轴,为一假想的直线。当围绕它旋转180°后,可使构成双晶的两个单晶体重合或达到完全平行一致。因此,
双晶轴必定是两者
晶格中的一个相互等同而且平行一致的公共行列。
双晶轴的方向用平行於某
晶带轴或垂直於某晶面的符号形式来表示。例如卡尔斯巴律双晶的
双晶轴∥(001)﹔
膝状双晶的双晶轴⊥ (101)。
双晶轴决不能平行於
单晶体中的偶次
对称轴。③双晶中心,为一假想的定点。通过它的反伸后,可使构成双晶的两个单体重合或达到平行一致的方位。双晶中心只有在
单晶体本身无对称中心的情况才有可能出现﹔而且在一般情况下,它只是一种派生的双晶要素,故可不予考虑。
①生长双晶:在晶体的成核阶段或其後的成长阶段中形成的原生双晶。它是质点在某个方向上中断了按原先的
晶格位置所进行的堆积,改变为按与之成双晶关系的晶格方位进行堆积的结果,而此种改变并不导致键的破坏和晶体内能的明显增大。此外,在液相结晶条件下,悬浮在
介质中漂流的两个小
晶体有可能以双晶关系的方位相互连接,以降低
表面能,然后共同继续成长为双晶。
③
滑移双晶:一般是在
晶体形成之后受
机械应力的作用,在部分
晶格中的一连串相邻面网间同时发生均匀滑移的
范性形变,使滑移部分与未滑移部分的晶格间形成双晶关系,故又称
机械双晶或形变双晶。滑移双晶都表现为聚片双晶,在遭受过
区域变质作用的一些矿物晶体中和某些低对称的
金属晶体中常见。
此外,某些金属在退火时的再结晶过程中,通过
质点的扩散和晶间界面的变化,容易产生双晶
接合面取代一般的晶间界面而形成退火双晶。它几乎只限于有立方面心
晶格的金属中。
在
矿物学中,通常根据
单晶体间相互接合的特点而将双晶分为下列类型。简单双晶,仅由两个
单晶体构成。又分为:
两
单晶体相邻接触,具确定而规则的
接合面;贯穿双晶,两单晶体相互穿插,接合面曲折而不规则,亦称透入双晶。
由两个以上的
单晶体按同一
双晶律依次反覆成双晶关系连生而组成。可再分为﹕
聚片双晶,所有
接合面均相互平行,各
单晶体呈片状而依次叠合,在
横截接合面的晶面和
解理面上可见由接合面的
迹线所构成的一系列平行直线状的双晶纹;
轮式双晶,各接合面依次成等角度相交,双晶外貌常呈轮辐状或环状,按所含单晶体的个数而可称为三连晶、四连晶、五连晶、六连晶或八连晶。
此外,在
晶体光学中还常按
双晶轴与
接合面间的关系而将某些双晶分为﹕①正交双晶,双晶轴垂直于接合面,亦称面律双晶﹔②平行双晶,双晶轴平行于接合面,同时还平行于
单晶体中的某一主要
晶带轴,亦称轴律双晶﹔③混合双晶,双晶轴亦平行于接合面,但同时还垂直于单晶体中的某一主要
晶带轴。
指双晶中
单晶体间相互接合的实际界面。双晶中以
接合面为界﹐其两侧
单晶体的
晶格互不连续。
接合面可以呈阶梯状或很不规则,亦可为一平面,且是两
单晶体中相互等同的一个公共面。
接合面往往平行于
单晶体中具简单指数的晶面,此时即可用该晶面的符号表示接合面的方向。但个别双晶中,
接合面也可能为一无理指数面。
接合面可以与
单晶体中的对称面平行,但实际上更经常的是与
双晶面重合,或平行于
双晶轴。
指双晶中
单晶体间相互连生的规律。
双晶律由双晶要素来表徵,并经常被赋予特定的名称。其命名原则大致如下﹕①以经常具该双晶的特征矿物名称命名。如
尖晶石族矿物中以 (111)为
双晶面的称尖晶石律﹔②以最初发现该双晶的地名命名,如长石中以 C轴,即(001)
晶带轴为
双晶轴的卡尔斯巴律双晶﹔③以双晶的形状命名,如金红石族矿物中以 (101)为双晶面的
膝状双晶律(又称肘状双晶)﹔④以双晶面和
接合面命名,如
方解石中以负菱面体的晶面(012)为双晶面和接合面的双晶即称为负菱面双晶律。
有些矿物常呈双晶产出,双晶是识别这些矿物的一个主要特征,可据以确定
晶体在空间的方位。
滑移双晶的出现还具有成因意义。
双晶的存在对于
晶体的利用一般是有害的。如
水晶,具有道芬律双晶时,两
单晶体中电轴的正负端正好相反,使
压电效应相互抵消而不能用作
压电材料﹔当存在巴西律双晶时,两单晶体的
旋光方向也正好相反,既不能作为压电材料,也不能用作光学材料。个别双晶,如
水晶的
道芬双晶,可由人工消除。