方解石;CaCO3,是一種無機(jī)化合物,也就是我們常說的碳酸鈣、石灰 其化學(xué)成分含量為CaO:56.03%、CO2:43.97%,常含有MgO、FeO、MnO等形成類質(zhì)同象變種(比如霰石、白堊等),有時(shí)會(huì)含有Zn、Pb、Sr、Ba、Co、Tr等類質(zhì)同象替代物。
方解石是地殼造巖重要礦物之一,同時(shí)也是地球元素循環(huán)的重要組員。其生生世世都在循環(huán)罔替,在地球五大圈內(nèi)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(jié)構(gòu)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(nèi)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(shù)為6,構(gòu)成[CaO6]八面體。
方解石常發(fā)育形態(tài)多種多樣的完好晶體,其形態(tài)多達(dá)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(shù)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?guī)r、粒狀的大理巖、土狀的白堊、多孔石灰?guī)r、石鐘乳、鮞狀、豆?fàn)睢⒔Y(jié)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(jié)晶。
較純的方解石為無色~白色。無色透明的在國內(nèi)常被稱為“冰洲石”。但絕大多數(shù)方解石因含有Fe、Mn、Cu等雜質(zhì)元素呈現(xiàn)出淺黃色、淺紅色、紫色、褐色、黑色 各種顏色。解理{1011}完全。在應(yīng)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(zhì)含量的影響。方解石在紫外熒光下可發(fā)熒光,但熒光顏色與方解石所含雜質(zhì)元素及產(chǎn)狀有關(guān)。加熱方解石可產(chǎn)生彈性變形及熱發(fā)光,熱發(fā)光的激發(fā)因素是放射性雜質(zhì)的影響、微量雜質(zhì)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(shí)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(yīng)是它重要的光學(xué)性質(zhì),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(jié)構(gòu)所決定的。當(dāng)光線沿著c軸(三次對(duì)稱軸)傳播時(shí),CO2-3配位三角形平面內(nèi),氧離子的*化作用因鄰近氧離子的相互作用而加大,當(dāng)光線垂直c軸傳播時(shí),電場(chǎng)作用于垂直配位的三角形平面內(nèi),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(nèi)振動(dòng)的光波所呈現(xiàn)的折射率N0遠(yuǎn)大于垂直CO2-3配位的三角形平面振動(dòng)的光波所呈現(xiàn)出的折射率Ne。也就是N0≥Ne。
石灰?guī)r就是主要是由方解石組成的沉積碳酸鹽,有時(shí)候含有白云石、黏土礦物和碎屑礦物。石灰?guī)r不易溶于水而易溶于酸。在1000~1300℃煅燒之下,石灰?guī)r發(fā)生分解轉(zhuǎn)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(diào)成灰漿在空氣中易于硬化,熟石灰中通入CO2氣體所產(chǎn)生的碳酸鈣沉淀物經(jīng)過過濾、烘干、細(xì)磨就可以制成輕質(zhì)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(dòng)物的殼、等等,也有巖石風(fēng)化、地表降水?dāng)y帶二氧化碳進(jìn)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(zhì)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(xué)藥品、染料、紙漿、橡膠、涂料工業(yè)中,在農(nóng)業(yè)中可生產(chǎn)肥料。