Wachstumsphänomene an Kristallen

[Josef 84,55]

Hallo,

ein weiteres Phenomen das mich schon seit längeren beschäftigt. Bixbyit auf Topas.
Ich habe mich sehr gefreut, als ich ein Foto von einem weiterem Exemplar von Manfred Früchtl in der Bilderverwaltung entdeckte.

Epitaxie? - ich weis es nicht. Möglicherweise eine orientierte Aufwachsung auf einem Flächendefekt oder Spaltriss.

Wachstumsphänomene an Kristallen

Wachstumsphänomene an Kristallen

Wachstumsphänomene an Kristallen

Grüße Josef

[Hg]

Hallo Josef,

danke für die Erklärung des Pyrit-Türmchens. Ist für mich so verständlich und auch nachvollziehbar.

Die von Dir zuletzt gezeigten Bilder sind mir neu. So eine Verwachsung habe ich bisher von nie gesehen. auf jeden Fall hochinteressant!
Eine Exemplar mit Aufwachsung auf einem Spaltriss habe ich vor einigen Jahren in meine Sammlung bekommen (Schörl mit aufgewachsenem Aquamarin am Spaltriss).

Wachstumsphänomene an Kristallen

Grüße,
Andreas

P.S:
könntest Du bitte die Bilder noch zuordnen? 

[Mineralroli]

Hallo Josef
Ich finde dein Beispiel auch hoch interessant und wenn wir schon beim Turmalin sind setze ich noch was drauf.

Wachstumsphänomene an Kristallen

[
beste Grüße
Roland

[Tobi]

Josef - grandioses Bild von der Bixbyit-Perlenkette um den Topas

[Goldi85]

Hallo,
um noch einmal auf die Homoepitaxie vom Anfang zu kommen: Worin besteht denn da der Unterschied zum Dendritenwachstum, also wenn ich das ganze z.b. mit den typischen Silber-"Farnen" oder mit manchen Kupferbäumchen vergleiche, sieht das ganze ja sehr ähnlich aus. Was sind da die Ursachen im Vergleich?

Wachstumsphänomene an Kristallen

Gruß  Daniel

[Josef 84,55]

Hallo Daniel,

der Unterschied ist, dass bei der Homoepitaxie eine zweite Generation aufgewachsen ist, aber nicht ganzflächig, sondern nur vereinzelt. Eine Schicht auf der ersten Generation hat ein kontinuierliches weiterwachsen verhindert und die zweite Generation musste, ähnlich wie bei der typischen Epitaxie, in dieser Schicht neue Keime bilden (heterogene Keimbildung).
Ansonsten sind beide Aggregate durch Strukturstörungen verzerrt (Wisker). Bei Kupfer, Silber, Gold usw. sind meistens Zwillingsgrenzen nach dem Spinelgesetz im Spiel, welche die verzerrenden Strukturstörungen erzeugen können.

Grüße Josef

[smoeller]

Hallo,

Entscheidend bei der Epitaxie ist der gleiche oder ähnliche Gitterparameter. Das müsste man jetzt bei Topas und Bixyit mal nachschlagen. Das hatte ich mal bei den Mineralen Famatinit (Stiioluzonit) und Chalkopyrit gemacht, da passte es ziemlich genau, in der Tat treten an der Grube Clara orientierte Aufwachsungen von Famatinit auf Chalkopyrit-Kristallen auf. Besetzt sind meist nur die Flächen und Kanten, an denen die Beste Übereinstimmung besteht (wegen der günstigen Energie werden zuerst diese Bereiche besetzt).

Es spielt bei einer Homoepitaxie natürlich immer die Umgeung des Kristalls (Druck, Temperatur, Lösungsgenossen) eine Rolle, aber auch das Vorhandensein von Keimen zw. die nötige Keimbildungsarbeit. Nur unter bestimmten Bedingungen ist eine Keimbildung in der Weise möglich, dass sich neue Kristalle an  den "richtigen" Stellen anlagern. Noch günstiger sind natürlich Wachstumsfehler zw. Baufehler des Wirtskristalls, an denen die neu gebildeten Keime energetisch günstige Stellen finden.

Zum Bariopharmakosiderit: Man vergisst leicht, dass das Mineral tetragonal kristallisiert, im Gegensatz zum kubischen Pharmakosiderit. Es handelt sich bei den Kristallen also in Wahrheit stets um tetragonale Prismen mit Basispinakoid, nicht um Würfel. Von daher überrascht es eher, dass es nicht viel mehr solcher langgestreckten Formen gibt. Letztlich wohl die Folge davon, dass der c-Gitterparameter nur wenig von a und b abweicht (pseudokubisch).

Glück Auf!
Smoeller

[Josef 84,55]

Hallo Smoeller,

danke für den Hinweis, das Bariopharmakosiederit tetragonal ist, das wusste ich nicht.

die Gitterabstände passen zumindest in Richtung der c-Achse des Topaskristalles nicht zusammen:
[110] Bixbyit (diagonal auf der Würfelflähche) 13,31 Angstrom
[001] Topas (c-Achse) 8,39 Angstrom
Laut KLEBER gibt es Epitaxien mit bis zu 15% Abweichung. Ob es in andere Richtungen (Topas-Bixbyit) besser zusammen passt habe ich nicht überprüft, außerdem ist, so wie es aussieht, eine Störung am Topas, bei der die Gitterabstände zumindes punktuell abweichen könnten.
Ich glaube nicht, dass sich die Gesetzmäßigkeiten an diesen Stücken endgültig klären lassen, dennoch sind es eine interessante Bildungen.

Grüße Josef

PS. das Bild mit dem schönen gelben Topas ist von Manfred Früchtl, das mit dem Rotstich ist von mir. Ich muß dringend meinen Monitor kalibrieren. 

[Manfred Früchtl]

Hallo
ich lese mit Staunen was es alles zu diesem Thema zu sagen gibt. Ich finde es hochinteressant, wenngleich ich vieles nur erahnen kann.
Umsomehr freut es mich, dass auch eine Stufe von mir im Thema Verwendung findet. Das Bild habe ich mit einer Digicam von dnt gemacht, manche Mineralien lassen sich gut andere weniger gut abbilden. Das Bild, Bixbyit auf Topas, ist eines meiner besten Bilder die ich damit machen konnte.
Gruß an alle
Manfred Früchtl

[berthold]

Hallo Josef,

der reine Vergleich der Gitterparameter sagt nicht viel über mögliche Epitaxie aus. Es gilt aus dem makroskopischen Bild heraus festzustellen welche Achsen von Mineral A in welchem Winkel zu den Achsen von Mineral B stehen. Erst dann macht ein Vergleich der entsprechenden Gitterparameter (und ja, 30% Abweichung gehen noch) wirklich Sinn, sagt aber auch noch wenig über mögliche/unmögliche Epitaxie aus. Nächster Schritt ist dann der Vergleich (der Besetzung) der Netzebenen der Kontaktfächen, die müssen ja halbwegs zueinander passen.

Gruß
Berthold

[Embarak]

Hallo,

Klasse thread ! Lese mit großem Interesse mit, da mein kristallografisches Hintergrundwissen hier dünn wird.
Daher eine Verständnisfrage:
So ist für mich beim Rutil und Hämatit eine Epitaxie noch leicht zu erkennen.

Die Anordnung von Bixbyiten auf Topas habe ich dagegen bisher für willkürlich gehalten und sehe keine orientierte Verwachsung.
Dazu hier mal ein web-Foto:
http://www.watzlminerals.com/img/Updates/20100407/MC18-b.jpg
Ich erkenne die Verbindung vom orthorhombischen Topas zum kubischen Bixbyit nicht. Wo ist die Heteroepitaxie?
Auf der oben gezeigten grafischen Darstellung scheint der Bezug erkennbar, aber auf den beiden äußerst faszinierenden Fotos
sehe ich nur eine Homoepitaxie von Bixbyiten entlang einer Störung im Topas.

Habe beim Stöbern noch ein altes Paper entdeckt :
Orientation of bixbyite on topaz ; Pabst, Adolph, 1938 : Am.Mineralogist, v. 23, p. 342-347

Gruß
Norbert

[cmd.powell]

Hallo

Ich halte die Bixbyite auf dem Topas für keine Epitaxie, vielmehr scheint hier der (für mich nicht ganz ersichtliche) Bruch in dem Topas als bevorzugte Kristallisationsfläche gedient zu haben, ähnliche wie das Ausfällen von Kristallen aus einer gesättigten Lösung durch Reiben oder andere mechanische Einflüsse. Das ist sicher nicht 1:1 Vergleichbar, aber der Mechanismus dürfte ähnlich sein. Auf jeden Fall erscheinen die einzelnen Bixbyitkristallfächen nicht exakt genug ausgerichtet zu sein, um eine Epitaxie anzuzeigen. Es schaut eher wie bei den Beryllen auf dem Turmalin von Andreas aus, auch wenn die Bixbyite nich ganz so kaotisch erscheinen. Das mag aber auch daran liegen, das die Bixbyite eher isometrisch sind und nicht prismatisch wie der Beryll, so fallen Winkelunterschiede nicht so sehr auf.
Nichts desto trotz sind das interessante Stücke.

@Norbert: Für eine "erfolgreiche" Epitaxie ist es nicht zwingend nötig, das beide Minerale im selben Kristallsystem kristallisieren, sondern das die Gitterparameter in der Epitaxieebene zusammenpassen. Und diese Epitaxieebene weicht nicht selten von den kristallographischen Hauptachsen ab, so das man letztlich recht viele Möglichkeiten für Kombinationen bekommt. Allerdings müssen nicht nur die Gitterparameter passen, sondern auch die Ionen bzw. Atom/Molekülgruppen müssen zueinander passen. Eine Epitaxie wird wohl kaum entstehen, wenn die Gitterparameter zwar passen, an den entsprechenden Gitterpunkten aber jeweils gleichgeladene Ionen sitzen.

[Embarak]

Hallo

@cmd.powell. Vielen Dank für die Erklärung ! Es hatte mich gewundert, daß bei Rutil und Hämatit eine klare Epitaxie erkennbar ist,
zumal dabei trigonal und tetragonal aufeinander treffen. Dadurch wurde mir klar, daß es bei Epitaxien nicht nur auf das Kristallsystem
ankommen kann.
Auf welche Parameter bezieht sich die Fehlerangabe bei Epitaxien in Prozent?

Gruß
Norbert

[berthold]

Hallo,

wie aus dem genannten AM-Artikel hervorgeht ist  Epitaxie von Bixbyit auf Topas möglich und von der Thomas Range bekannt. Das Foto in der Arbeit zeigt schon Ähnlichkeit mit den Fotos hier. Bei dem Foto von Josef scheinen mir bestimmte Kristallflächen jedes Kriställchens im Licht zu reflektieren, was ein starker Hinweis auf Epitaxie ist. Beim zweiten Foto vom Manfred ist es etwas schwerer erkennbar, doch auch da würde ich sagen, ja, das ist eine (Hetero-) Epitaxie.

Warum die Kristalle in einer Linie angeordnet sind wird in dem AM-Artikel nicht geklärt. Ich halte die Vermutung einer Wachstumsstörung (z.B. wie Josef schreibt als Flächendefekt) für plausibel.

Gruß
Berthold

[Krizu]

Hallo,

die Prozentangaben sind die Gitterfehlanpassung. Wenn der Kristall A in Richtung [xyz] einen Gitterabstand von 1nm hat und der Kristall B in seiner [abc] Richtung 1,1nm hat ist die Gitterfehlanpassung 10% ;-)

MfG

Frank