Кальцит это минерал, сложное неорганическое вещество, в состав которого входят: кальций Са, углерод С и кислород О2.
Химическая формула кальцита Са[СО3], применяется в промышленности и как строительный материал.
Что такое минерал кальцит
Название происходит от лат. слова (calx) кальке— известь. Синоним — известковый шпат.
Химический состав кальцита часто содержит примеси Mg, Fe, Мn, иногда Zn, Sr. Очень широко распространен в земной коре.
В минералогии рассматриваются семь основных разновидностей кальцита:
1. Исландский шпат,
2. Волокнистый кальцит,
3. Жилковатый кальцит,
4. Кальцитовые ониксы,
5. Мучнистый кальцит,
6. Иматровы камни,
7. Люблинит.
Кальцит обычно образует зернистые и плотные скопления, а также друзы, жеоды и различные натечные формы. Он относится к минералам с четко выраженной кристаллографической индивидуальностью.
Часто наблюдаются хорошо образованные кристаллы различных габитусов — скаленоэдрического, пинакоидального, призматического и ромбоэдрического (рис. 3).
Кристаллы скаленоэдрического габитуса отличаются хорошо развитыми гранями скаленоэдра {2131}, к которым часто присоединяется ромбоэдр {1011}.
Пинакоидальный (таблитчатый) габитус возникает в тех случаях, когда главной формой является пинакоид {0001}, а грани ромбоэдра {1012} и призмы {1010} имеют подчиненное значение.
Кристаллы призматического габитуса вытянуты по оси третьего порядка и характеризуются развитием плоскостей гексагональной призмы {1010}, заканчивающихся плоскостью пинакоида {0001} или чаще гранями ромбоэдра {1012}.
Иногда призматические кристаллы не вытянуты по тройной оси, а, наоборот, укорочены. Особенно часто это наблюдается при комбинации призмы {1010} и ромбоэдра {1012}.
Кристаллы ромбоэдрического габитуса встречаются сравнительно редко.
Кристаллы кальцита могут иметь плоскоромбоэдрический габитус с развитием тупого ромбоэдра {1012}, остроромбоэдрический — с развитием ромбоэдра {4041} и ромбоэдрический — с развитием основного ромбоэдра {1011}.
Часто наблюдаются двойники кальцита, в частности двойники по плоскости тупого ромбоэдра {1012}.
Они легко возникают, если надавить лезвием ножа на одно из двух ребер, лежащих в плоскости симметрии выколотого по спайности ромбоэдра кальцита, в перпендикулярной к ребру плоскости.
Образование таких двойников объясняют механическим воздействием и называют их двойниками скольжения . Известны также двойники кальцита по кальцитовому закону с плоскостью срастания (0001) (рис. 4).
Двойники часто имеют полисинтетический характер, что особенно четко обнаруживается под микроскопом. Встречаются параллельные срастания кальцита с кварцем, доломитом и другими карбонатами.
Рис. 2. Кривые нагревания минералов группы кальцита: 1 — кальцит. 2 — магнезит, 3 — сидерит, 4 — родохрозит, 5 — смитсонит.
Виды кальцита
Выделяют несколько разностей кальцита:
1. Исландский шпат — бесцветный прозрачный кальцит;
2. Волокнистый кальцит (атласный шпат, папиршпат) — тонковолокнистая разность, состоящая из тонких кристаллов, развивающихся по пинакоиду (0001);
3. Жилковатый кальцит — тонкожилковатая разность с перламутровым блеском;
4. Кальцитовые ониксы — массивные натечные, иногда зонально-полосчатые кальциты;
5. Мучнистый кальцит — глиноподобная разность в виде отдельных мелких кристалликов;
6. Иматровы камни — мергелистые конкреции;
7. Люблинит — плесневидные и войлокоподобные пленки, состоящие из иглоподобных ромбоэдрических кристаллов.
Особый интерес представляет песчанистый кальцит (фонтенбловские песчаники), сложенный кристаллами кальцита, пронизанными мелкими песчинками, количество которых достигает 2/3 веса всего кристалла.
Кальцит входит в состав многих горных пород: мраморов, известняков, мела, литографского камня, известкового туфа, оолитового известняка.
Группа кальцита
К группе кальцита относятся очень распространенные минералы, образующие изодиморфный ряд кальцита — арагонита.
Кристаллизация в структуре кальцита или арагонита определяется размером катиона.
Если размер катиона превышает 1,1 А, минерал кристаллизуется в структуре арагонита. Если же радиус катиона меньше чем 1 А, то получаем структуру кальцита.
Ca[CO3](RCa2+ = 1,04 А) занимает промежуточное положение. Эта группа является важной в минералогии, ее главный представитель — кальцит — один из наиболее распространенных и наиболее изученных минералов.
Рис. 2. Кривые нагревания минералов группы кальцита: 1 — кальцит. 2 — магнезит, 3 — сидерит, 4 — родохрозит, 5 — смитсонит.
Кристаллизация
Все минералы группы кальцита кристаллизуются в дитригонально-скаленоэдрическом виде симметрии тригональной сингонии — D3d— 3m(L633L23PC).
Кристаллическая структура описываемых минералов (рис.) легко выводится из структуры типа хлористого натрия.
Если ионы натрия и хлора в структуре хлористого натрия соответственно заменить ионами кальция и карбонатными ионами, а затем сжать кубическую структуру вдоль одной из тройных осей, то возникает структура кальцита.
Плоскости всех групп СO3 параллельны между собой и перпендикулярны к тройной оси симметрии ромбоэдрической ячейки.
В структуре кальцита каждый ион кальция окружен несколько искаженным октаэдром из шести соседних ионов кислорода.
Ионы кислорода связаны с двумя ионами кальция и атомом углерода в центре карбонатной группы. Таким образом, упаковка ионов в кальците соответствует несколько искаженной плотнейшей кубической упаковке.
Среди минералов группы кальцита очень распространена способность к образованию изоморфных смесей. Это особенно касается Mg, Zn и Fe2+, которые часто замещают друг друга. Непрерывный ряд изоморфных смесей образуют также карбонаты Fe2+ и Мn2+.
Все минералы ряда кальцита, за исключением родохрозита, имеющего розовый цвет, бесцветны или сероватые и только изредка окрашены в различные светлые оттенки, главным образом за счет примесей.
Они имеют белую или бесцветную черту, стеклянный, иногда перламутровый блеск. Для этих минералов характерны совершенная спайность по ромбоэдру, невысокая твердость (от 3 до 5), хрупкость и сравнительно небольшая плотность (от 2,6 до 3,9).
Кривые нагревания минералов ряда кальцита являются довольно характерными (рис. 2) и имеют диагностическое значение.
Большинство из этих минералов образуется преимущественно в экзогенных условиях (в водных водоемах и коре выветривания), значительно реже они встречаются как гидротермальные образования в сульфидных жилах.
Физические свойства
Кальцит бесцветный или молочно-белый, иногда окрашен примесями в различные светлые тона. Спайность совершенная по (1011).
В чистом виде это белый, бесцветный, прозрачный или просвечивающийся минерал в зависимости совершенства кристаллической структуры.
Примеси других химических элементов окрашивают кальцит в разные цвета, например никель в зеленый, марганец и кобальт в розовый, примеси железа от желтоватого до красно-коричневого.
Твердость по шкале Мооса 3, плотность 2.6 — 2.8, излом ступенчатый, блеск минерала стеклянный до перламутрового.
Реакция с соляной кислотой (HCl) вскипает.
При сжатии , сопровождающемся двойникованием, кальцит электризуется. Образцы из некоторых месторождений люминесцируют белым и оранжевым цветом.
Как определить кальцит
Диагностические признаки кальцита — ромбоэдрическая совершенная спайность, легкая растворимость в соляной кислоте НСl (бурное выделение СO2).
Главные линии на рентгенограммах: 3,029′; 1,869; 1,044. Легко растворяется даже в разбавленной НСl.
Применение паяльной трубки: не плавится, растрескивается и разлагается на СO2 и СаО, ярко светится и окрашивает пламя в оранжевый цвет.
Как отличить кальцит от схожих минералов.
Кальцит похож на доломит, однако доломит в разбавленной НСl на холоде не шипит; кроме того, порошок кальцита, смешанный с 10-процентным раствором хлорного железа..
При взбалтывании на холоде выделяет СO2 и окрашивается в темный красно-бурый цвет, а потом переходит в студенистую массу (доломит такой реакции не дает).
От похожего на него арагонита кальцит отличается формой кристаллов, а также реакцией Мейгена (при кипячении в растворе Co(NU3)2 порошок арагонита быстро окрашивается в лиловый цвет, калы же приобретает синеватый или зеленоватый цвет только при длительном кипячении).
Искусственное получение. Кальцит получен осаждением из бикарбонатных растворов при температуре ниже 30° С.
Образование
Кальцит возникает экзогенным путем, выделяясь из холодных вод в жилах, жеодах, карстовых пещерах, среди осадочных пород или в результате биохимических процессов за счет отмирания низших организмов, строящих свои скелеты из углекислого кальция.
Значительное количество кальцита выделяется из горячих вод в гидротермальных жилах с сульфидами, а также в миндалинах эффузивных пород вместе с цеолитами, халцедоном, кварцем и баритом.
Мраморы образуются путем метаморфизации известняков. Месторождения кальцита многочисленны.
Месторождения
Крупнейшие месторождения исландского шпата известны в пустотах базальтов в Исландии (здесь найден ромбоэдрический кристалл размером 600 х 200 см), в Восточной Сибири (по р. Нижней Тунгуске), в Киргизии, на Украине (в районе Кара-Дага в Крыму).
Значительные толщи мела приурочены к отложениям меловой системы (верхний и средний отделы). В России мощные отложения мела находятся во многих местах, например вблизи г. Белгорода, в Донбассе (около Славянска и Краматорска) и в Тернопольской области (Кременец).
Мраморы широко распространены в Альпах (месторождение Каррара с его знаменитыми белыми мраморами), в Карелии, на Урале, на Украине (в Донбассе, на Волыни — Козиевка, а также в Закарпатье и в Крыму).
Песчанистые кальциты (фонтенбловские песчаники) известны в Фонтенбло в Парижском бассейне и на Украине в Ровенской и Тернопольской областях. Гигантские кристаллы кальцита весом свыше 25 т были добыты в Ицеберге (Нью-Мексико, США).
Разрушение и псевдоморфозы
На земной поверхности кальцит неустойчив, растворяется и замещается другими минералами.
По кальциту образуют псевдоморфозы кварц, халцедон, опал, бурые железняки, пиролюзит, значительно реже — разные карбонаты.
Известны псевдоморфозы кальцита по арагониту, гипсу, бариту, флюориту целестину, сере, кварцу.
Применение кварцита
Кальцит имеет большое значение как строительный материал, используется в качестве флюса в металлургической промышленности.
Прозрачные разности кальцита (исландский шпат) используются для изготовления николей поляризационных микроскопов.
Некоторые разновидности кальцита применяются как недорогие поделочные камни, в некоторых украшения в ювелирной промышленности.
Измельченный кальцит применяется как наполнитель в системах, для уменьшения расхода основного компонента.
Cтатья на тему Кальцит