方解石;CaCO3,是一種無機化合物,也就是我們常說的碳酸鈣、石灰 其化學成分含量為CaO:56.03%、CO2:43.97%,常含有MgO、FeO、MnO等形成類質同象變種(比如霰石、白堊等),有時會含有Zn、Pb、Sr、Ba、Co、Tr等類質同象替代物。
方解石是地殼造巖重要礦物之一,同時也是地球元素循環的重要組員。其生生世世都在循環罔替,在地球五大圈內起著重要的控制作用。
方解石屬三方晶系;D63d - R3c。菱面體晶胞:arh=6.37 ,α=46°5′ , Z=2。六方晶胞;ah=bh=4.9896 ,ch=17.061 ,Z=6。方解石晶胞結構中的CO2-3呈平面三角形垂直于三次軸并形成層排布,同層內的CO2-3三角形方向相同,相鄰層中CO2-3三角形方向相反。Ca也垂直于三次軸的方向成層排列并與CO2-3交替分布,鈣的配位數為6,構成[CaO6]八面體。
方解石常發育形態多種多樣的完好晶體,其形態多達600余種。其常依{0001}形成接觸雙晶,更常依{0112}形成聚片雙晶。方解石的集合體也是非常龐大的數量群,有呈板狀的層解石、纖維狀的纖維方解石、致密塊狀的石灰巖、粒狀的大理巖、土狀的白堊、多孔石灰巖、石鐘乳、鮞狀、豆狀、結核狀、葡萄狀、被膜狀、晶簇 形式是五花八門。常見于縫隙、裂隙、空腔、洞穴的沉積結晶。
較純的方解石為無色~白色。無色透明的在國內常被稱為“冰洲石”。但絕大多數方解石因含有Fe、Mn、Cu等雜質元素呈現出淺黃色、淺紅色、紫色、褐色、黑色 各種顏色。解理{1011}完全。在應力的影響下,可沿{0112}聚片雙晶方向滑移形成裂開。
方解石摩氏硬度2.50~3.75,在(0001)面上硬度較大。比重為2.6~2.9g/cm,密度的變化主要受雜質含量的影響。方解石在紫外熒光下可發熒光,但熒光顏色與方解石所含雜質元素及產狀有關。加熱方解石可產生彈性變形及熱發光,熱發光的激發因素是放射性雜質的影響、微量雜質的存在及晶體形變程度。在偏光顯微鏡下,方解石顯一軸晶(-)光性。有時為光軸角很小的二軸晶、Ne=1.4864,N0=1.6584(λ=589nm),重折率高。
無色透明的方解石雙折率效應是它重要的光學性質,在白色透明的晶體礦物中具有的重折率和偏光性能。這種高重折率是方解石的結構所決定的。當光線沿著c軸(三次對稱軸)傳播時,CO2-3配位三角形平面內,氧離子的*化作用因鄰近氧離子的相互作用而加大,當光線垂直c軸傳播時,電場作用于垂直配位的三角形平面內,氧離子的*化作用因近鄰的陽離子的相互作用而減弱。因而在CO2-3配位的三角形平面內振動的光波所呈現的折射率N0遠大于垂直CO2-3配位的三角形平面振動的光波所呈現出的折射率Ne。也就是N0≥Ne。
石灰巖就是主要是由方解石組成的沉積碳酸鹽,有時候含有白云石、黏土礦物和碎屑礦物。石灰巖不易溶于水而易溶于酸。在1000~1300℃煅燒之下,石灰巖發生分解轉化為高鈣型生石灰CaO,生石灰遇水潮解,水化物為高鈣型熟石灰[Ca(OH)2]。熟石灰+水后調成灰漿在空氣中易于硬化,熟石灰中通入CO2氣體所產生的碳酸鈣沉淀物經過過濾、烘干、細磨就可以制成輕質碳酸鈣粉。
方解石成因有很多方式,常見的有生物遺體沉積成礦,藻類、海綿、有孔浮游動物的殼、等等,也有巖石風化、地表降水攜帶二氧化碳進入地下 由流體攜帶并交代其他生物遺體等等。常見的有洞穴石鐘乳、石筍、石矛、植物方解石化的木變石,鈣質根管、生物遺體的方解石化、紋石化
我們熟悉的石灰就是以方解石礦物為原料制成的,這些石灰被用在建筑上、裝飾材料、玻璃和陶瓷的配料上(降低燒成溫度)等等。在冶金方面可作為堿性溶劑,在化工方面則多用來制備電石、制堿、碳酸鈣、碳酸鉀 其制成的燒堿也被用在人造絲、化學藥品、染料、紙漿、橡膠、涂料工業中,在農業中可生產肥料。