方解石族和文石族 (方解石族矿物)

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方解石族和文石族

碳酸盐类矿物关键为方解石族和文石族矿物。

由于这两族矿物之间存在一个型变现象，所以放在一同探讨。

所谓型变，在“结晶学”局部的第十章已引见，是指矿物成散出现系列变动惹起结构相应地系列变动的一种现象。

在方解石族和文石族的一系列矿物种中，这种型变现象体现得十分显著。

从表22-1可见，随着阳离子从 Co、Zn、Mg、…Ba，半径依次增大，结构也出现相应变动，这种变动分两个阶段，第一阶段是在方解石型结构外部出现变动，即菱面面子角逐增（由晶胞参数变动惹起）；第二阶段是在文石型结构外部出现变动，即斜方柱面角逐减。两个阶段的接合点（即阳离子为Ca处）出现一个突变，即从方解石型变为文石型，这种成分变动惹起结构从突变到突变的全环节就称为一个完整的型变系列。

表22-1 方解石型结构与文石型结构的型变现象

型变也可视为类质同象与同质多象的一致，上述结构变动的第一、第二阶段外部属类质同象，而两个阶段的接合点处为同质多象。

方解石型和文石型结构区分为：

方解石型结构：可以视为 NaCl 型结构的衍生结构。行将 NaCl 结构中的Na和 Cl区分用 Ca和[CO]取代之，并将[CO]平面三角形垂直某三次轴成层陈列，造成其原立方面心晶胞沿三次轴方向压扁而呈钝角菱面体状，就变成了方解石的结构 〔图22-1（a）中的钝角菱面体〕。每一[CO]层均与其相邻层中的[CO]三角形的方向同样。Ca 被 6 个[CO]解围，且与 Ca成键配位的氧也为6 个，即配位数为6。由于 NaCl结构中的{100}方向为电性中和面，从而发生该方向的齐全解理。与此相似，也就选择了方解石具备的齐全解理；其解理块的外形正好与由 NaCl晶胞衍生而来的呈钝角菱面体状的方解石的“晶胞”分歧。但这样选取的“晶胞”（钝角菱面体状）并非为真正的方解石的单位晶胞，由于这种菱面体高度并不是结构中的重复周期，方解石真正的单位晶胞应是一锐角菱面体状 〔图22-1（a）中的锐角菱面体〕。在结晶学中，三方菱面体魄子和六方格子常启动转换，方解石的锐角菱面体单位晶胞也可转换成具双重体心的六方晶胞，见图22-1（a）。

图22-1 方解石的晶体结构（a）和文石的晶体结构（b）

文石型结构：与方解石晶体结构不同，在于结构中的 Ca和[CO]按六方最严密堆积的重复法令陈列，每个 Ca离子周围只管围绕着6个[CO]，但与其相接触的氧离子不是六个，而是九个；即Ca离子的配位数为9。每个O与三个 Ca、1个 C结合 〔图22-1（b）〕。

这两种结构型的共同特点是：Ca和［CO］都按最严密堆积的法令陈列，且［CO］三角形都平行地成层陈列。

由于在［CO］平面内的振动光的折射率远大于垂直此平面振动光的折射率，所以这些碳酸盐矿物的光学异向性十分强，体现为高双折率。

上方区分叙说这两族的重点矿物。

方解石（Calcite）

【化学组成】常含Mn、Fe、Zn、Mg、Pb、Sr、Ba、Co、TR等类质同象替代物；当它们达必定的量时，可构成锰方解石、铁方解石、锌方解石、镁方解石等变种。

此外，晶体中还经常出现水镁石、白云石、铁的氢氧化物及氧化物、硫化物、石英等机械混入物。

【晶体结构】三方晶系；：arh=0.637nm，α=46°07′；Z=2。假设转换成六方（双重体心）格子，则：a=0.499nm，c=1.706nm；Z=6。方解石型结构见前叙。

【外形】经常出现完整晶体。

外形多种多样，不同聚形达600种以上。

关键呈平行[0001]发育的柱状及平行{0001}发育的板状和各种形态的菱面体或复三方偏三角面体（图22-2）。

方解石常依{0001}构成接触双晶，更常依形；

图22-2 方解石的晶体和双晶

成聚片双晶，这一聚片双晶纹在解理面上的方位与白云石不同（图22-3），在人造界，这种聚片双晶的出现，可用以说明方解石构成后，曾遭受地质应力的作用。

方解石的汇合体外形也是多种多样的。

由片状（板状）或纤维状的方解石，呈平行或近似平行的连生体，区分称为层解石和纤维方解石。

还有致密块状（石灰岩），粒状（大理岩），土状（白垩），多孔状（石灰华），钟乳状（石钟乳）和鲕状、豆状、结核状、葡萄状、被膜状及晶簇状等。

方解石的晶体外形与构成条件无关。

随着构成时温度的降落，其晶形有从板状、钝角菱面体为主的晶形向复三方偏三角面体、六方柱为主及锐角菱面体晶形演变的趋向（图22-4）。

图22-3 方解石平行（a）和白云石平行（b）的聚片双晶在菱面体解理面上的体现

图22-4 方解石外形随温度的变动

【物理性质】无色或白色，有时被Fe、Mn、Cu等元素染成浅黄、浅红、紫、褐彩色。

无色透明的方解石称为冰洲石（calcspar）。

解理齐全；在应力影响下，沿聚片双晶方向滑移成裂开。

硬度3。

相对密度2.6～2.9。

某些方解石具发光性。

【成因及产状】方解石是散布最广的矿物之一，具备各种不同的成因类型。关键为：① 堆积型，淡水中的CaCO到达过饱和时，可堆积构成少量的石灰岩、鲕状灰岩等；② 热液型，经常出现于中、高温热液矿床中，呈脉状或见于空泛里，具良好的晶形；③ 岩浆型，方解石为岩浆成因的碳酸岩和碳酸盐熔岩中的关键造岩矿物，常与白云岩、金云母等共生；④ 风化型，石灰岩、大理岩在风化环节中地上水溶解易构成重碳酸钙Ca（HCO）进入溶液，当压力减小或蒸发时，使少量CO的逸出，碳酸钙可再积淀上去，构成钟乳石、石笋、石柱等。其反响式：Ca（HCO）=CaCO+HO+CO。

【鉴定特色】晶形，聚片双晶，三组齐全解理，硬度较小，相对密度较小。

加酸急剧起泡。

灼热后的方解石碎块置于石蕊试纸上呈碱性反响。

有钙的焰色反响（橘黄色）。

【关键用途】由方解石组成的石灰岩、大理岩、白垩等岩石，宽泛地运行于化工、冶金、修建等工业部门，例如用于烧石灰、制水泥等。

漂亮的大理岩可作修建装璜资料。

纯度高的石灰岩是塑料、尼龙的关键原料。

由于冰洲石具备极强的双折射率和偏光功能，被宽泛地运行于光学畛域里，如偏光显微镜的棱镜、偏光仪、光度计等。

菱镁矿（Magnesite）—菱铁矿（Siderite）

Mg［CO］—Fe［CO］

【化学组成】Mg［CO］与Fe［CO］之间可构成齐全类质同象，有时具备Mn、Ca、Ni、Si等混入物。

【晶体结构】三方晶系；。菱镁矿：菱面体晶胞 arh=0.566nm，α=48°10′，Z=2；六方晶胞 a=0.462nm，c=1.499nm，Z=6。菱铁矿：菱面体晶胞 a=0.576nm，α=47°54′，Z=2；六方晶胞，a=0.468nm，c=1.526nm，Z=6。与方解石同结构。

【外形】晶体呈菱面体状、短柱状或偏三角面体状。

理论呈粒状、土状、致密块状汇合体。

【物理性质】富镁端员白色或浅黄白色、灰白色，有时带淡红颜色，富Fe者呈黄至褐色、棕色；玻璃光泽。

解理齐全。

硬度 3.5～4.5。

相对密度2.9～3.1，富 Fe者相对密度和折射率均增大。

性脆。

【成因及产状】菱镁矿关键由含Mg热液交代白云石及超基性岩而成，此外也有堆积型。

菱铁矿也具备堆积型和热液型两种。

【鉴定特色】与方解石相似，区别在于粉末加冷HCl不起泡或作用极慢，加热HCl则猛烈起泡。

【关键用途】菱镁矿可用于制耐火砖（可耐3000℃高温）、含镁水泥，并可提取金属镁；菱铁矿可作为铁矿石开采。

白云石（Dolomite）

【化学组成】成分中的 Mg 可被 Fe、Mn、Co、Zn 替代。其中 CaMg[CO]-CaFe[CO]可呈齐全类质同象系列；当 Fe＞Mg时称铁白云石。Fe与Mn的替代则有限，其 Mn 的端员 CaMn[CO]称为锰白云石。还可构成铅白云石、钴白云石、锌白云石等变种。

【晶体结构】三方晶系；。菱面体晶胞：arh=0.601nm；α=47°36′；Z=1。六方晶胞：a=0.481nm，c=1.601nm；Z=3。晶体结构与方解石相似。不同之处在于方解石晶体结构中 Ca所占据的结构位置，其中1/2在白云石中被Mg所占据；Ca和Mg在垂直三次轴的方向上区分呈层作有法令的交替陈列，因此造成白云石的晶体结构的对称水平低于方解石。白云石中的 Fe、Mn替代Mg后，可造成晶胞增大。

【外形】晶体常呈菱面体状，不如方解石外形多样，晶面常笔挺成马鞍状 〔图22-5（b）〕，经切薄片在镜下观察可见这种马鞍状外形具备晶畴相嵌状结构和波状消光现象 〔图 22-5（c）〕。

经常依{0001}、、、及构成双晶，后者双晶纹平行于白云石解理面长、短对角线与方解石不同（图22-3）。

有些白云石出现裂开，为双晶形成。

汇合体常呈粒状、致密块状，有时呈多孔状、肾状。

图22-5 白云石的晶体

【物理性质】纯者多为白色，含铁者灰色—暗褐色，含铁白云石风化后，外表变为褐色；玻璃光泽。

解理齐全，解理面常笔挺。

硬度 3.5～4。

相对密度2.85，随成分中 Fe、Mn、Pb、Zn含量的增多而增大。

有些白云石在阴极射线作用下发显明的橘红光。

【成因及产状】白云石是人造界中宽泛散布的一种矿物，关键有堆积和热液两种成因。

它是组成白云岩、白云质灰岩的关键矿物。

白云石也是岩浆成因的碳酸岩的关键组成矿物之一。

含镁质或白云质的灰岩在区域蜕变或接触蜕变作用中可构成白云石大理岩。

在蜕变作用的较高阶段，白云石可被分解成方镁石和水镁石。

【鉴定特色】晶面常呈笔挺的马鞍形。

与方解石的区别是遇冷盐酸不猛烈起泡，加热前方猛烈起泡，另外双晶纹的方向亦与方解石不同（图 22-3）。

此外，可用染色法区分二者。

【关键用途】用作耐火资料及高炉炼铁消费中的熔剂；局部白云石可作提取镁的原料。

白云石大理岩加工后可作较好的修建石材。

文石（Aragonite）

又称霰石

Ca［CO］与方解石呈同质二象。

【化学组成】Ca常被Sr、Pb、Zn、TR所替代。

此外还有Mg、Fe、Al等，但含量普通均较低。

已知的变种有铅文石、锌文石、锶文石、稀土文石等。

【晶体结构】斜方晶系；；a=0.495nm，b=0.796nm，c=0.573nm；Z=4。文石型结构见前叙。

【外形】晶体常为柱状、矛状（图 22-6），但较少见。

常依{110}成双晶或三连晶，三连晶常出现假六方对称。

汇合体常呈纤维状、柱状、晶簇状、皮壳状、钟乳状、珊瑚状、鲕状、豆状和球状等。

少数软体生物的贝壳内壁珍珠质局部是由极细的片状文石沿着贝壳面平行陈列而构成的。

【物理性质】理论为白色、黄白色，有时呈浅绿色、灰色等；透明；玻璃光泽，断口为油脂光泽。

无解理，或有时见{010}不齐全至中等解理；贝壳状断口。

硬度3.5～4.5。

相对密度 2.9～3.3，成分中含 Sr、Ba 者相对密度增大。

图22-6 文石的晶体和双晶（d）

图22-7 方解石和文石的大抵稳固范围

【成因及产状】文石理论在高温热液和外生作用条件下构成，它是高温矿物之一。

在热液矿床、现代温泉、间歇喷泉里晶出。

当溶液中存在Sr和 Mg盐类杂质，无利于文石的构成。

文石不稳固，常转变为方解石（呈文石副象）。

依据分解矿物资料，文石的构成压力高于方解石（图22-7）。

【鉴定特色】文石与方解石相似，加HCl猛烈起泡。

但文石不具菱面体解理，晶形呈柱状、矛状；相对密度和硬度稍大于方解石。

在硝酸钴溶液中煮沸，方解石粉末只微带青色，文石则呈浓白色、紫色。

【关键用途】散布少，简直无工业价值。

经常出现矿石有哪些

经常出现矿石有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、铅锌矿等。

1. 磁铁矿：这是一种含有铁元素的矿物，由于其具备磁性，因此得名。

磁铁矿是铁的关键矿石之一，关键用于钢铁制作业。

2. 赤铁矿：赤铁矿是一种白色的铁矿物，它是钢铁制作业的关键原料。

赤铁矿在世界范围内都有散布，因其颜色鲜亮，有时还被用作装璜品。

3. 褐铁矿：褐铁矿是一种散布宽泛的矿物，以含铁量较高著称。

它是钢铁工业的关键原料之一，在某些地域也用作肥料和土壤改良剂。

4. 菱铁矿：菱铁矿是一种含有铁和镁的矿物，理论为彩色或灰色。

它是消费钢铁的关键原料之一，也用于制作水泥和其余建材。

5. 铅锌矿：铅锌矿是一种关键的有色金属矿石，关键含有铅和锌元素。

它在工业上用途宽泛，包含制作电池、涂料、塑料稳固剂等。

以上都是经常出现的矿石类型，每种矿石都有其共同的个性和用途。

随着科技的开展，矿石的运行畛域也在始终拓宽。