Characteristics of crystal growth in nature as seen from the morphology of mineral crystals

Résumé En Fr

Crystal growth from solution phases is most universal and important in natural crystallization. Its essential features are : 1) mass transfer and 2) interaction between solid and liquid phases, in addition to lower growth temperatures, and, in general, smoother solid-liquid interfaces, as compared to melt growth. The morphology of crystals changes depending on the degree of supersaturation σ in solution growth, and there are two transitional supersaturations σ* and σ**, where transitions from bulky to hopper, and from hopper to dendritic morphologies occur, respectively. Changes of morphology during crystal growth (internal morphology) may be analysed on this basis. The σ* and σ** vary depending on materials and environmental conditions. Surface microtopographies of crystal faces of natural crystals are analysed using a-factors and γ, Δμ/kT, and compared with laboratorically synthesized crystals, and characteristics of natural crystallization are discussed. Growth under metamorphic and metasomatic conditions are also analysed based on the surface microtopographic observations.

La croissance cristalline en solution est le plus universel et le plus important des processus de cristallisation naturelle. Ses traits essentiels sont : 1) le transfert de masse et 2) l'interaction entre phases solide et liquide, en plus des températures de croissance plus basses et des interfaces solide-liquide plus lisses que dans la croissance en fusion. La morphologie des cristaux diffère suivant le degré de sursaturation a dans la croissance en solution, et il existe deux valeurs de sursaturation de transition σ* et σ**, où s'effectuent des transitions respectivement de morphologie massive à morphologie en trémie et de morphologie en trémie à morphologie dendritique. On peut analyser sur cette base, les changements de morphologie pendant la croissance cristalline (morphologie interne). Les valeurs σ* et σ** varient suivant les matériaux et les conditions environnantes. On analyse des microtopographies en surface de faces cristallines de cristaux naturels, en utilisant les facteurs-α ainsi que γ, Δμ/kT, et on compare avec des cristaux synthétisés en laboratoire ; on discute les caractéristiques de la cristallisation naturelle. On analyse aussi la croissance dans les conditions métamorphique et métasomatique en se fondant sur l'observation de microtopographies en surface.