Территория · геологический граф знаний

[crystal growth kinetics] – совокупность характеристик кристаллогенеза , которые определяют скорость роста к-ла и, как следствие, развитие граней кристалла , захват примеси , образование дефектов кристалла . Скорость роста кристалла – изменение размера к-ла за единицу времени – рассматривается как перемещение поверх. к-ла по нормали, перемещение ступени вдоль грани или приращение массы (для массовой кристаллизации). Скорость роста в конкретной среде обусловлена движущей силой кристаллизации и является важнейшим фактором морфогенеза, захвата примесей и образования дефектов к-ла. Она измеряется in situ или ex situ по увеличению размера и массы к-ла с помощью обычной и интерференционной микроскопии или взвешивания, а также (преимущественно для массовой кристаллизации) по изменению концентрации кристаллизующегося компонента в системе. Для природ. к-лов возможны оценки относительной скорости роста по размерам граней и особенностям зональности кристалла и секториальности кристалла (Леммлейн Г. Г., 1973). В случае роста из однокомпонентного расплава скорость лимитируется отводом тепла от к-ла, его форма соответствует форме окружающего теплового поля; рост происходит, как правило, по нормальному механизму без образования граней. В случае роста из раствора (в т. ч. поликомпонентного расплава) реализуются разные режимы. В диффузионном режиме скорость роста лимитируется объемным массобменом, и на грани формируется диффузионный слой , где концентрация осаждающегося в-ва понижена вплоть до равновесной непосредственно у поверх. к-ла; толщина слоя неопределенна и зависит от вязкости. При этом повышенное пересыщение приводит к недостаточному питанию и на гранях достаточно крупного к-ла формируются площадные включения или образуется скелетный к-л, что частично или полностью устраняется перемешиванием (динамические условия). В кинетическом режиме (который более характерен для роста из разреженных однокомпонентных газов) диффузионный слой на грани отсутствует и скорость роста лимитируется диффузией в адсорбционном слое; переход к кинетическому режиму может достигаться пермешиванием (в относительно невязких водосолевых р-рах соответствующая скорость потока составляет десятки см/с). При сильном адсорбционном отравлении грани примесями рост замедляется до полной остановки, образуются антискелетные формы и захватываются многочисл. точечные включения р-ра, что частично или полностью устраняется при увеличении пересыщения, изменении pH, очистке реактивов или добавлении примесей, смене растворителя. Обычно в р-рах и сложных расплавах реализуется смешанный режим, но разные грани могут значительно различаться по соотношению диффузионной и кинетической составляющих. При этом чисто диффузионный режим отсутствует из-за перемешивания. В статических условиях оно происходит благодаря естеств. конвекции за счет выделяемой теплоты кристаллизации и концентрационного расслоения среды: рост и растворение сопровождаются потоками, направленными соответственно вверх и вниз. В условиях невесомости (в космич. аппаратах) явления конвекции также сохраняются благодаря микрогравитации . Зависимость скорости роста граней к-ла и, следовательно, его огранения от движущей силы кристаллизации (пересыщения) и температуры индивидуальна для разных в-в и весьма усложнена кинетическими аномалиями – всплесками скорости при некоторых температурах, связанными со структурными перестройками в среде. Скорость роста существенно зависит также от дефектности к-ла и наличия одновременно кристаллизующихся фаз. Нестационарность скорости роста может быть связана с внеш. причинами (вариациями пересыщения, температуры и давления, привносом примесей), с особыми состояниями среды (напр., при прохождении через области кинетических аномалий с изменением температуры), с автоколебательным характером процесса (напр., периодич. накоплением примеси на фронте роста), с изменениемсостава среды (напр., обеднением р-ра основным компонентом и обогащением примесями при кристаллизации), а также с изменением состава и дефектности к-ла. Неоднозначность связи условий роста с формой, составом и дефектностью к-ла определяет высокую конвергентность этих признаков и их ненадежность в качестве источника минералогенетической информации.