方解石 （碳酸钙矿物）

简介

方解石具有各种不同的成因类型，主要有沉积型、热液型、岩浆型和风化型。方解石是分布最广的矿物之一，产地非常广泛，世界产地众多，如中国、墨西哥、加拿大、英国、冰岛、意大利、俄罗斯、美国的纽约及蒙大拿等地，几乎每个国家都有或多或少的产出。方解石在冶金工业上用做熔剂；在建筑工业方面用来生产水泥、石灰，大理岩还可作建筑装饰材料。方解石经机械加工（用雷蒙磨或其他高压磨直接粉碎天然的方解石）可以制得重质碳酸钙，它是优良的填充剂和性能改良剂。冰洲石可以用来制造偏光棱镜的光学材料。

命名与历史

方解石的中文名称据宋·马志《开宝本草》记载：敲破，块块方解，故以得名，英文名称（Calcite）来自拉丁文单词“石灰”（Calx-cis）之意。它是组成大理岩的主要矿物。早在古希腊时代以前的几千年，古希腊人就在克里特岛开始用大理岩进行雕刻。中国的云南大理县因盛产大理岩而得名。对其开发利用的历史悠久，如山东曲阜西夏候新石器时代文化遗址，就出土有用大理岩制成的用具和指环，出土时指环还套在死者的左手指上；在商代陵墓中则发现了大理岩雕刻的人和兽类等立体雕像。质优者称“汉白玉”，是重要的雕刻材料和建筑材料。

Sandberg于1975年注意到新生代早期的海水环境有利于方解石沉淀，新生代晚期至现代的海水环境有利于文石沉淀，并将有利于方解石、文石沉淀的地质历史时期分别称为方解石海和文石海时期。

主要特性

化学组成

方解石的主要成分为碳酸钙，化学式为CaCO₃（其中CaO：56.03%，CO₂：43.97%），常含锰、铁、锌、镁、铅、锶、钡、钴、稀土元素等类质同象替代物；当它们达到一定量时，可形成锰方解石、铁方解石、锌方解石、镁方解石等变种。

结构特征

晶体结构

方解石属三方晶系，其结构相当于一个沿三次轴压扁了的NaCl结构，每个Na的位置被Ca取代，而每个Cl的位置被CO₃取代。每个Ca的周围有6个CO₃，每CO₃的周围有6个Ca。各CO₃中的O排列成三角形，C处于三角形的空隙中，各CO₃三角形平面均垂直于三次轴。

结晶习性

方解石晶形态多样，不同聚形态达600多种以上，晶体呈菱面体状、六方柱状、复三方偏三角面体状、板状等。还常出现聚片双晶和接触双晶，如蝴蝶状双晶、燕尾状双晶为接触双晶。具有两个晶头的晶体和平行连生的比较少见。集合体形态多种多样，如由片状、板状或纤维状方解石成平行或近似平行连生分别称“层解石”和“纤维方解石”，呈粒状者称“大理岩”、致密块状者称“石灰岩”、钟乳状者称“石钟乳”、土状者称“白里”、多孔状者称“石灰华”，还有晶族状、尖锥状、花瓣状、鳍状、豆状、葡萄状等。方解石晶体形态与形成条件有关，随着温度降低，其晶体形态会有从板状、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化的趋势；随着温度增高则晶形趋向扁平。

理化特性

无色透明的方解石称“冰洲石”。方解石通常为白色，由于含有其他微量元素或机械混入物，可呈不同的颜色，如因含微量的钴、锰而呈灰色、褐色、黄色、红色，含铜可呈绿色、蓝色，含有机质而呈灰黑色。玻璃光泽，透明至不透明，一轴晶负光性，折射率N_o=1.658、N_e=1.486，双折率为0.172，色散度为N_o=0.028，N_e=0.014。方解石具强双折射现象，双折率极高，一般具无或很弱的多色性。方解石硬度为3，性脆，为贝壳状端口，{

成因与产状

方解石是分布最广的矿物之一，具有各种不同的成因类型。

①沉积型，海水中的碳酸钙达到过饱和时（海水中的碳酸钙主要来源于海相生物的骨骼，其含有丰富的钙质，如角石、鹦鹉螺和菊石等），可沉积形成大量的石灰岩、状灰岩等。

②热液型，热液型矿床成矿时代以燕山期为主，次为海西期。涉及的矿种有铁、铅、锌、银、铜、锡、钨、金、锑、铍、锰及萤石和石棉等。方解石可成为各种金属矿床的脉石矿物，常见于中、低温热液矿床中，呈脉状或见于空洞里，具良好的晶形。

③岩浆型，岩浆型矿床也称正岩浆矿床，是由各类岩浆在其生成、运移或就位过程中，主要通过分异作用和结晶作用，使岩浆中分散的有用物质聚集，或者在特殊条件下固结成具有经济价值的地质体所形成的矿床。方解石为岩浆成因的碳酸岩和碳酸盐熔岩中的主要造岩矿物，常与白云石、金云母等共生。

④风化型，石灰岩、大理岩在风化过程中地下水溶解易形成重碳酸钙进入溶液，当压力减小或蒸发时，使大量二氧化碳逸出，碳酸钙可再沉淀下来，形成钟乳石、石笋、石柱等。它们常分布在石灰岩的溶洞或裂院中。中国石灰岩溶洞尤以桂林为佳，其中的石钟乳和石笋形成瑰丽壮观的景色，闻名世界。

其他

石灰岩粉，包括重质碳酸钙和轻质碳酸钙，是涂料、橡胶、造纸等方面的填料或添加剂。在造纸过程中，石灰岩粉也是脱硫剂。

主要产地

方解石产地非常广泛，世界产地众多，如中国、墨西哥、加拿大、英国、冰岛、意大利、俄罗斯、美国的纽约及蒙大拿等地，几乎每个国家都或多或少地的产出。具有观赏价值的方解石，主要产出国有中国、美国、英国、德国、瑞士、墨西哥等。中国可供观赏的方解石遍布20多个省（区），主要产地如湖南石门和郴州、湖北大冶、云南文山、贵州、江西、广东阳山、广西南丹及大厂等。

鉴别

方解石可以根据其折射率、强双折射、密度、硬度及完整的菱形解理识别。沿{

灼热后的方解石碎块置于石蕊试纸上呈碱性反应和钙的橘黄色焰色反应，也是重要的识别特征。