title-icon
Яндекс.Метрика
» » Группа кальцита

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. Все минералы группы кальцита кристаллизуются в дитригонально-скаленоэдрическом виде симметрии тригональной сингонии — D3d — 3m(L363L23PC). Химический состав минералов этой группы приведен в табл. 101, а некоторые физические свойства — в табл. 102. Состав и размеры структурной ячейки минералов группы кальцита приведены в табл. 103.


Кристаллическая структура описываемых минералов (рис. 284) 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 CO3 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 Mn2+. 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. 285) 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.
Кальцит — Ca[CO3]. Название происходит от лат. слова кальке — известь. Синоним — известковый шпат.
Химический состав приведен в табл. 101. Кальцит часто содержит примеси Mg, Fe, Mn, иногда Zn, Sr.
Агрегаты и габитус. 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. 286). 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 часности 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 (см. рис. 76). Известны также двойники кальцита по кальцитовому закону с плоскостью срастания (0001) (рис. 287). Двойники часто имеют полисинтетический характер, что особенно четко обнаруживается под микроскопом. Встречаются параллельные срастания кальцита с кварцем, доломитом и другими карбонатами. 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 зоналыю-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.
Физические свойства. Кальцит бесцветный или молочно-белый, иногда окрашен примесями в различные светлые тона. Спайность совершенная по (1011). Твердость, плотность и оптические свойства приведены в табл. 102. При сжатии, сопровождающемся двойникованием, кальцит электризуется. Образцы из некоторых месторождений люминесцируют белым и оранжевым цветом.
Диагностические признаки кальцита — ромбоэдрическая совершенная спайность, легкая растворимость в HCl (бурное выделение CO2). Главные линии на рентгенограммах: 3,029'; 1,869; 1,044. Легко растворяется даже в разбавленной HCl. П. п. т. не плавится, растрескивается и разлагается на CO2 и CaO, ярко светится и окрашивает пламя в оранжевый цвет.

Отличие от сходных минералов. Кальцит похож на доломит, однако доломит в разбавленной HCl на холоде не шипит; кроме того, порошок кальцита, смешанный с 10-процентным раствором хлорного железа, при взбалтывании на холоде выделяет CO2 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(NO3)2 порошок арагонита быстро окрашивается в лиловый цвет, кальцит же приобретает синеватый или зеленоватый цвет только при длительном кипячении).
Искусственное получение. Кальцит получен осаждением из бикарбонатных растворов при температуре ниже 30° С.
Образование и месторождения. 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. Крупнейшие месторождения исландского шпата известны в пустотах базальтов в Исландии (здесь найден ромбоэдрический кристалл размером 600х200 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 Советском Союзе 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.
Практическое значение. 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.
Магнезит представляет собой минеральный вид переменного состава — (Mg, Fe)[CО3], изменяющегося от крайнего магнезиального члена собственно магнезита Mg[CO3] до крайнего железистого члена сидерита Fe[CO3]. Магнезит получил название по местности Магнезия в Греции. Синоним — магнезиальный шпат. Сидерит получил название от греч. слова сидерос — железо. Синоним — железный шпат.
Химический состав приведен в табл. 101. Магнезит и сидерит часто содержат примеси Mn и Ca.
Агрегаты и габитус. Магнезит встречается в виде сплошных мраморовидных масс и натеков и очень редко в виде кристаллов ромбоэдрического габитуса (рис. 288), которые чаще всего наблюдаются в тальковых и хлоритовых сланцах. Обычно он образует две разности: аморфную плотную и явнокристаллическую. Аморфный магнезит представляет собой фарфоровидную коллоидную массу снежно-белого цвета. Кристаллический-магнезит по своему строению напоминает крупнозернистый мрамор; кристаллы, слагающие его, всегда вытянуты.
Сидерит обычно наблюдается в виде зернистых, шаровидных и мраморовидных масс. Реже встречаются друзовые образования, сложенные плоскими ромбоэдрами. Иногда отмечаются кристаллы призматического и скаленоэдрического габитуса (рис. 289). Кроме того, известны так называемые сферо-сидериты, представляющие собой шаровидные сплошные образования, часто содержащие значительное количество глинистого вещества.

Физические свойства. Цвет магнезита белый с желтоватым; или сероватым оттенком. Цвет сидерита желтовато-серый, сероватый. В катодных лучах светится ярким оранжево-красным светом. Блеск стеклянный. Спайность совершенная по ромбоэдру (1011). Твердость, плотность, и оптические свойства приведены в табл. 102.
Диагностические признаки магнезита — ромбоэдрическая спайность, химический состав, кривые нагревания. Главные линии на рентгенограммах: 2,737; 1,697; 0,912. Растворяется в горячих кислотах (капля HCl на холоде не кипит). П. п. т. не плавится, только растрескивается.
Главные линии на рентгенограммах сидерита: 2,791; 2,135; 1,733. В холодной HCl растворяется медленно, в горячей — интенсивно. П. п. т. чернеет и с трудом сплавляется в магнитный королек.
Искусственное получение. Магнезит получен нагреванием CaCO3 в растворах MgCl2 или MgSO4, а также осаждением MgCO3 из воды, насыщенной углекислотой, в закрытой трубке при 160—200° С. Сидерит получен нагреванием CaCO3 с FeCl2 или с раствором FeSO4 в запаянной трубке при 130—200° С, а также нагреванием смеси раствора FeSO4 и NaHCO3 при избытке CO2.
Образование и месторождения. Промышленные месторождения магнезита бывают двух типов — гидротермальные и инфильтрационные. Среди гидротермальных месторождений различают отложения кристаллического магнезита в доломитах и доломитизированных известияках и аморфного магнезита среди серпентинитов. Инфильтрационные месторождения связаны исключительно с зонами выветривания серпентинитов. Образование гидротермальных месторождений в известняках обусловлено действием горячих магнезиальных растворов на известняки. При этом вначале известняк превращается в доломит, а потом доломит переходит и магнезит:

Гидротермальные месторождения аморфного магнезита в ультраосновных породах возникают благодаря действию на них горячих растворов, содержащих угольную кислоту, по такой возможной реакции:

Магнезит ассоциирует с доломитом, кальцитом, арагонитом, брейнеритом, серпентином, тальком, хризотил-асбестом, бруситом. В инфильтрационных месторождениях он чаще всего встречается вместе с гельмагнезитом, бурыми железняками, опалом, халцедоном и никелевыми силикатами. Известны псевдоморфозы магнезита по кальциту. По магнезиту встречены псевдоморфозы талька и бурых железняков. Крупнейшие месторождения магнезита находятся на Урале (Саткинское, Бакальское и Халиловское), в Австрии (Вейтче в Альпах), в Чехии и Китае.
Сидерит возникает, как правило, гидротермальным путем вместе с другими минералами, входящими в состав рудных жил. В глинистых отложениях (сферосндериты) и известняках он образуется экзогенным путем. Сидерит встречается в ассоциации с минералами рудных жил и бурыми железняками. Значительные скопления сидерита имеются в Бакальском и Алапаевском месторождениях на Урале, в рудах Керченского полуострова, в Закарпатье, в Австрии (Штирийские Альпы), на побережье Бискайского залива, вблизи Зигена в ФРГ. Сферосидериты обнаружены в осадочных известково-глинистых отложениях Курской и Воронежской областей, в Донбассе, Восточных Карпатах, в Шотландии и Южном Уэльсе.
Разрушение. На земной поверхности сидерит неустойчив и превращается в бурые железняки.
Практическое значение. Магнезит используется в металлургической промышленности и в строительстве как огнеупорный материал (обожженный магнезит выдерживает температуру до 3000° С). Кроме того, он применяется при изготовлении цемента Сореля. Сидерит является важной железной рудой.
Родохрозит — представляет собой минеральный вид переменного состава (Mn, Fe)[CO3], изменяющегося от крайнего марганцевого члена собственно родохрозита — Mn[CO3] до крайнего железистого члена сидерита — Fe[CO3]. Родохрозит получил название от греч. слов родон — роза и хрос — цвет. Синоним — марганцевый шпат.
Химический состав приведен в табл. 101. Часто присутствуют примеси Mg, Ca, иногда Zn и Co.
Агрегаты и габитус. Родохрозит образует микросферолиты (шаровидные и почковидные микроагрегаты с лучисто-шестоватым строением), встречается также в виде сплошных зернистых масс. Хорошо образованные кристаллы наблюдаются редко, обычно они имеют ромбоэдрический габитус (рис. 290, а). Известны параллельные срастания родохрозита с доломитом.

Физические свойства. Сплошные массы родохрозита чаще всего белого, серовато-белого или зеленовато-серого цвета, их трудно отличить от известняков, не содержащих марганца. Интенсивным розовым цветом характеризуются только кристаллические или грубозернистые разности. Блеск стеклянный. Спайность совершенная по ромбоэдру (1011). Твердость, плотность и оптические свойства приведены в табл. 103.
Диагностические признаки родохрозита — ромбоэдрическая спайность и розовый цвет для кристаллических и грубозернистых разностей. Главные линии на рентгенограммах: 3,65; 2,850; 1,762. Растворяется в подогретых кислотах. П. п. т. не плавится.
Искусственное получение. Искусственно родохрозит получен нагреванием CaCO3 в растворе MnCl2 или MnSO4 в запаянной трубке при 150—200° С.
Образование и месторождения. Родохрозит образуется главным образом осадочным путем и наблюдается в морских осадочных месторождениях марганца (Чиатури в Закавказье, Никополь на Украине, Полуночное на Северном Урале). В гидротермальных жильных месторождениях этот минерал встречается вместе с сульфидами (рудник Сапальского близ Нижнего Тагила на Урале) и в Чивчинском массиве (Украинские Карпаты).
Разрушение и псевдоморфозы. На земной поверхности родохрозит неустойчив и переходит в манганит и пиролюзит. Он образует псевдоморфозы по кальциту, доломиту, алабандину, галениту и бариту. По родохрозиту известны псевдоморфозы кварца.
Практическое значение. Родохрозит — важная руда для выплавки ферромарганца.
Смитсонит — Zn[CО3]. Назван в честь английского минералога Джеймса Смитсона (1754—1829 гг.), основателя Смитсонианского института в Вашингтоне. Синоним — цинковый шпат.
Химический состав приведен в табл. 101. Часто содержит примеси Fe, Mn, Mg, иногда Co, Cd и In.
Агрегаты и габитус. Для смитсонита характерны натечные формы и почковидные агрегаты, а также землистые и скрытокристаллические скопления. Кристаллы встречаются очень редко, они обычно имеют ромбоэдрический и реже скаленоэдрический габитус (рис. 290, б, в).
Физические свойства. Цвет белый с зеленоватым, буроватым или сероватым оттенком. Блеск стеклянный. Спайность по ромбоэдру заметна только в кристаллических агрегатах. Твердость, плотность и оптические свойства приведены в табл. 102. В катодных лучах светится слабым розовым цветом.
Диагностические признаки смитсонита — химический состав и поведение перед паяльной трубкой. Главные линии на рентгенограммах: 2,748; 1,707; 1,076. В кислотах растворяется легко, с шипением. П. п. т. плавится. На угле дает белый налет ZnO. Прокаленный смитсонит после смачивания раствором Co(NO3)2 и повторного прокаливания в окислительном пламени зеленеет.
Искусственное получение. В лабораторных условиях смитсонит получен реакцией CaCO3 с ZnCl2 или с раствором ZnSO4.
Образование и месторождения. Смитсонит образуется в зоне окисления цинковых месторождений, залегающих в известняках, за счет изменения сфалерита по реакциям:

В значительных количествах смитсонит встречается в Турланском месторождении Южного Казахстана (хребет Каратау), в Восточном Забайкалье, а также в месторождении Ледвилл (Колорадо, США). Смитсонит часто образует псевдоморфозы по кристаллам кальцита, доломита, англезита, галенита и сфалерита. По смитсониту известны псевдоморфозы кварца, пиролюзита и бурых железняков, а также других минералов.
Практическое значение. Значительные скопления смитсонита используются как важная цинковая руда.