Введение к работе
Актуальность проблеми. Понятие о реальном кристалле давно и прочно вошло во все сферы науки и техники, имеющие дело с крис-таллличэским веществом. Закономерности реального строения минеральных индивидов составляют базу генетико-информационной минералогии и онтогении минералов. Реальный кристалл является основным объектом исследования физики и химии твердого тела. Технология синтеза кристаллических материалов немыслима без управления дефектной субструктурой кристаллов. Технологическая минералогия (переработка и обогащение руд), химические кристаллизационные технологии (включая глубокую очистку веществ), механохимия, технология конструкционных материалов - далеко не полный перечень прикладных областей, в которых дефектное состояние кристаллического вещества играет определяющую роль'. При всем том приходится с сожалением констатировать, что мы ещз очень далеки от ясного понимания явлений дефектообразования. В особенности это относится к ростовым, или сингенетическим дефектам, возникающим при росте кристаллов и за счет процессов роста. Предметом этой работы является обширный класс ростовых дефектов, возникающих как результат самопроизвольной деформации кристаллов в ходе их роста ("автодеформация"). Ав-тодеформацконше дефекты чрезвычайно разнообразны, очень широко распространены и в своих конкретных проявлениях хорошо известны -достаточно упомянуть расщепление, изогнутые и скрученные кристаллы, двойники разного рода, гетерополитигпше постройки и т.п. Однако представления о происхождений этих дефектов до сих пор были более чем смутными, а их место в классификации дефектов - неясным. Такое положение вызвано традиционным акцентированием внимания на внешних источниках дефектности и почти полным игнорированием саморазвития дефектных оубструктур за счет тесного взаимодействия ростовых и деформационных процессов. В ходе саморазвития авто-деформаций происходит радикальное разрушение дальнего порядка и превращение монокристаллов в упорядоченные агрегаты, т.е. формирование надмолекулярных структур. Таким образом, вопрос об образовании автодеформационных дефектов является' частью общей фундаментальной проблемы самоорганизации.
Цель и задачи исследования. Целью работы является установление основных закономерностей образования автодеформациопшх дефз-тов и эволюции дефектной субстутуры кристаллов в процессе роста. Это'включает решение следующих задач: а. Обобщение, анализ и экс-
_4"
периментальная проверка имеющихся данных по источникам ростовых напряжений в кристаллах. 0. Разработка общей схемы развития автодеформаций, построение классификации автодеформационных дефектов на основе обобщения минералогического и экспериментального материала, в. Экспериментальные исследования динамики и кинетики развития автодеформаций, выявление механизмов дефектооСразования, создание моделей эволюции дефектной субструктуры кристаллов, г. Изучение закономерностей формирования морфология и анатомии индивидов при автодеформации' и установление связи морфолого-анатомических характеристик с параметрами маточной среды.
Научная новизна работы: I) Впервые введено представление об автодеформационных дефектах кристаллов как результате взаищцей-вия ростовых и деформационных процессов при росте кристаллов. Построена генетическая схема развития автодеформаций и разработаны модели формирования разных типов автодеформационных дефектов. Дана их классификация на основе способов релаксации внутренних напряжений. Новый класс объединяет и позволяет описывать с общих позиций широкий спектр внешне разнородных ростовых трехмерных дефектов; 2) впервые проведены детальные исследования динамики и кинетики образования автодеформационных дефектов, предложены и экспериментально обоснованы модели эволюции дефектной субструктуры и механизмы образования антодеформационных дефектов; установлены основные факторы, регулирующие процессы аьтодеформации, и выявлены связи. морфологии, анатомии и дефектной 'субструктуры кристаллов, испытавших автодвформашга, с параметрами маточной среды; 3) введено понятие патологии минеральных индивидов - явления саморазрушения в процессе роста морфологических, структурных и функциональных признаков индивида; ввтодеформации, являясь частным случаем патологии, возникают как нарушение устойчивости монокристального роста с самопроизвольным превращением индивидов в объекты, переходные к агрегатам.
Практическая значимость работы заключается в создании научных основ для генетических реконструкций в минералогии на базе дефектоскопии кристаллов минералов, а также для разработки и оптимизации методов синтеза кристалличесикх материалов с регулируемым уровнем дефектности, дефектоскопического контроля технологических процессов массовой кристаллизации и кристаллизационных методов очистки веществ, оптимизации методов обогащения минерального сырья. Разработаны новые методики исследования дефектной субструктуры кристаллов и ее эволюции в процессе роста. Результаты
защищены тремя авторскими свидетельствами. Материалы работы вошли в курс "Основы кристаллогенезиса" и ряд спецкурсов, читаемых в СПбГУ, а также книгу (в соавторстве) "Выращивание кристаллов из растворов", используемую как учебное пособие по кристаллогенезису на геологическом факультете СПОГУ. Созданы учебно-научные коллекции по патологии синтетических и природних кристаллов в Горном Музее и на какафедре кристаллографии СПбГУ.
Апробация работы и публикации. По материалам диссертации сделано более 70 докладов на Международном кристаллографическом конгрессе (1993), международных совещаниях по росту кристаллов (1980,1992), международной школе по росту кристаллов (1978), международном семинаре по массовой кристаллизации (1978), всесоюзных совещаниях по росту кристаллов (1972,1977,1985,1988), рентгенографии мінерального сырья (1979,1983,1986,1989,1992), теория минералогии (1985,1991), всесоюзных минералогических семинарах (1976,1980), всесоюзных и региональных совещаниях по минералогической кристаллографии (1966,1984,1990), минералогии кварца (1992), глинистым минералам (І985), УІ всесоюзном симпозиуме по изоморфизму (1988), всесоюзном семинаре по "епло- и массопереюсУ (1985), Уральском минералогическом совещании (1986), всесоюзных школах по преподаванию минералогии и кристаллографии (1980,1983, 1984,1990), Федоровских сессиях ВМО (1972 - 1993).
Основные соложения диссертации изложена в монографии (в соавторстве), 46 статьях и 42 тезисах докладов.
Объем и структура работы. Диссертация общим объемом 447 стр. состоит из введения, 10 глав и заключения. Текст - 285 мат. стр.,
