Файл: Бетехтин А. Г. Курс минералогии.pdf

Описательная часть

396

ромбоэдрическая гранецентрированная структура кальцита (см. рис. 209),
причем ионы Са займут места Na, а группы [СО

3

] — места Cl. Таким образом,

упаковка ионов в кальците отвечает несколько искаженной упаковке, про
изведенной по способу плотнейшей 

кубической

 кладки структурных единиц.

Кристаллическая структура

арагонита — ромбической модифи
кации Са[СО

3

] — от структуры

кальцита отличается лишь тем, что
ионы Са

2+

 и [CO

3

]

2–

 упакованы по

способу плотнейшей 

гексагональ

ной

 кладки (рис. 210). Этим обстоя

тельством обусловливается наблю
дающаяся псевдогексагональная
симметрия тройников кристаллов
(углы между гранями призмы в еди
ничных кристаллах лишь немного
отличаются от 60 и 120°). В отличие
от структуры кальцита, в структуре
арагонита каждый ион [СО

3

]

2–

 ок

ружен девятью ионами кальция. Насколько можно судить по разнице удель
ных весов, кристаллическая структура арагонита более плотна, чем струк
тура кальцита.

Другой характерной особенностью минералов группы кальцита являет

ся склонность к образованию изоморфных смесей и двойных солей. В каль
цитовом ряде, как и следовало ожидать согласно соотношениям размеров
ионных радиусов катионов, широко замещают друг друга Mg, Zn и Fe

2+

.

Точно так же карбонаты Fe

2+

 и Mn

2+

 образуют непрерывный ряд изо

морфных смесей. Что касается Са, то этот элемент в силу существенного
отличия величины его ионного радиуса от предыдущих катионов (за ис
ключением Mn

2+

) может образовывать лишь двойные соли с ними. Ионы

кальция и магния (или другие малые катионы) в кристаллических струк
турах располагаются попеременно вдоль тройной оси. Благодаря этому
симметрия двойных солей кальцитового ряда несколько снижается: вме
сто дитригональноскаленоэдрического вида симметрии (

L

3
6

3

L

2

3

PC

) имеем

ромбоэдрический (

L

3
6

C

), т. е. исчезают двойные оси, проходящие через цен

тральный ион углерода и кислородные ионы, с ним связанные.

В этом семействе будут рассмотрены простые и двойные тригональ

ные (ромбоэдрические) карбонаты, которым отвечают группы кальцита
и доломита, а также простые ромбические карбонаты (группа арагони
та). Сюда же условно включен паризит, являющийся карбонатом каль
ция и редких земель с участием дополнительного аниона F

1 

и имеющий

полисоматическое строение.

КАЛЬЦИТ

 — Са[СО

3

]. Синоним: известковый шпат. Разновидности

по изоморфным примесям представлены очень широко. Из разновиднос

Рис. 210.

 Модель кристаллической

структуры арагонита

Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)

397

тей по физическим признакам следует упомянуть об 

исландском шпате

 —

бесцветной прозрачной разности кальцита.

Химический состав.

 CaO — 56 %, СО

2

 — 44 %. Примеси Mg, Fe, Mn

(до 8 %), гораздо реже Zn (до 2 %), Sr (стронциокальцит) и др.

Сингония 

тригональная; дитригональноскаленоэдрический в. с.

L

3
6

L

2

3

PC

. Пр. гр. 

R

3

–

c

(

D

6
3

d

).

 а

0 

= 4,98; 

с

0 

= 17,02. 

Кристаллическая структу8

ра

, как типическая, описана выше. 

Облик кристаллов

, встречающихся

исключительно в пустотах, может быть самым разнообразным. Наиболее
часто встречаются скаленоэдрические кристаллы (рис. 211), реже таблит
чатые (рис. 212) или пластинчатые, призматические или столбчатые, ром
боэдрические — чаще в виде острых, чем тупых ромбоэдров (рис. 213).
Число установленных на кристаллах простых форм достигает нескольких
сотен. Чаще всего встречаются грани призмы {101

–

0}, ромбоэдров {101

–

1} (спай

ный ромбоэдр), {011

–

2}, {022

–

1}, {404

–

1} скаленоэдра {213

–

1}, пинакоида {0001} и

др. Обычно двойниковой плоскостью является плоскость пинакоида (0001)
(рис. 214)

или грань тупого ромбоэдра (011

–

2), по которой нередко образуют

ся полисинтетические двойники в мраморах и смятых известняках (такое
двойникование может быть получено искусственно при давлении острия
ножа на ребро выбитого по спайности осколка кальцита). Реже такой плос
костью является грань спайного ромбоэдра (101

–

1) (рис. 215) и др.

Рис. 211.

 Скалено

эдрический

кристалл кальцита

Рис. 212.

Таблитчатый

кристалл
кальцита

Рис. 213.

 Ромбоэдри

ческие кристаллы

кальцита

Рис. 214.

 Двойник

кальцита по (0001)

Агрегаты. 

Друзы кристаллов кальцита вместе с дру

гими минералами наблюдаются, как уже указано, в пус
тотах. Довольно часто встречаются крупнозернистые аг
регаты прозрачного или полупрозрачного кальцита с
совершенной спайностью отдельных зерен, бросающей
ся в глаза. Редко наблюдается жилковатый с шелковис
тым блеском асбестовидный кальцит (атласный шпат),
волокна которого располагаются перпендикулярно стен
кам трещин в породах. Широко известны «натечные» об
разования кальцита в виде сталактитов и сталагмитов в
пещерах среди известняков. Зернистые сплошные агрегаты в больших
плотных массах называются 

мраморами

. Плотные скрытокристаллические

Рис. 215.

Двойник

кальцита по

(101

–

1)

Описательная часть

398

разности кальцитовых горных пород, нередко слоистых и богатых фау
ной, носят название 

известняков

. Рыхлые известняки, содержащие мель

чайшие раковинки фораминифер, известны под названием мела. Встре
чаются также оолитовые известняки — «икряной камень». «Известковым
туфом», или травертином, называют ноздреватые образования углекис
лого кальция, возникающие в местах выхода как холодных, так и горячих
насыщенных известью минеральных источников (кальцит в этих случа
ях образуется при перекристаллизации выпавших коллоидов СаСО

3

 или

арагонита). Иногда в связи с отложением углекислой извести из горячих
источников образуются замечательные по рисунку тонкополосчатые по
лупрозрачные плотные разности, известные под названием «мраморного
оникса», впрочем, подобные образования бывают связаны и с холодно
водными процессами (карст).

Цвет. 

Большей частью бесцветный или молочнобелый, но иногда ок

рашен примесями в различные (обычно светлые) оттенки серого, желтого,
розового, красного, бурого и черного цветов. 

Блеск 

стеклянный. 

Nт = 

1,658

и 

Np = 

1,486.

Твердость 

3. Хрупок. 

Спайность 

совершенная по {101

–

1}. 

Уд. вес

 2,6–

2,8, для химически чистых кристаллов 2,72 при 23 °С. 

Прочие свойства.

При сжатии, сопровождающемся двойникованием, электризуется. Образ
цы некоторых месторождений обнаруживают явление люминесценции.

Диагностические признаки. 

В крупнокристаллических разностях лег

ко узнается по ромбоэдру спайности, сравнительно низкой твердости (лег
ко царапается острием ножа или иглы) и бурному выделению CO

2

 от кап

ли HCl, положенной на минерал или на его порошок на предметном стекле.

П. п. тр. растрескивается с выделением СО

2

, т. е. диссоциирует на CaO

и CO

2

. Образующаяся при этом CaO ярко светится и окрашивает пламя в

оранжевый цвет. В разбавленной соляной кислоте легко растворяется
даже на холоде с шипением (выделение СО

2

).

Происхождение и месторождения. 

Кальцит принадлежит к числу са

мых распространенных в земной коре минералов, слагая иногда целые
массивы (известняковые горы). Этот минерал образуется при самых раз
личных геологических процессах.

1. Среди эндогенного кальцита заслуживает внимания кальцит кар

бонатитов — существенно кальцитовых пород, содержащих форстерит,
флогопит, пироксены, иногда магнетит и почти всегда минералы редких
металлов: бадделеит, пирохлор, перовскит и др. Карбонатиты простран
ственно и генетически сопряжены с щелочными и ультраосновными по
родами, образуя комплексы массивов центрального типа. Происхож
дение по крайней мере части карбонатитов — магматическое, но, вероятно,
возможно и метасоматическое их образование.

2. Широко распространены кристаллические образования кальцита

гидротермального

 происхождения. В значительных количествах он обра

Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)

399

зуется в 

контактовометасоматических

 месторождениях путем переот

ложения или перекристаллизации известняков. В пегматитах он являет
ся одним из самых последних минералов, характеризующих гидротер
мальную стадию процесса. Характерно, что и в многочисленных
рудоносных главным образом сульфидных жильных месторождениях
кальцит, как правило, кристаллизуется одним из последних минералов.

К этой же категории образований принадлежат выделения кристалли

ческого кальцита в миндалинах и жеодах среди эффузивных изверженных
пород и отложения арагонита и кальцита из некоторых минеральных ис
точников в виде «известковистого туфа» (вследствие бурного выделения
из них СО

2 

под влиянием резкого понижения внешнего давления).

3. При процессах 

выветривания

 кальцит хотя и не встречается в боль

ших скоплениях, однако в виде новообразований наблюдается довольно
часто в трещинах и пустотах зон окисления рудных месторождений и гор
ных пород. Источником для него в этих случаях служат разлагающиеся в
коре выветривания эндогенные известьсодержащие минералы и углекис
лота воздуха. Нужно заметить, что вообщето в процессе выветривания
горных пород весьма значительные массы извести переходят в растворы
в виде бикарбоната, который текучими водами может относиться очень
далеко, вплоть до моря, если по пути следования не будут встречены ус
ловия, заставляющие его выпадать в виде кристаллического или колло
идного карбоната Са[СО

3

].

Сталактитовые образования в известняковых гротах являются резуль

татом выпадения углекислой извести из насыщенных медленно проса
чивающихся к полым пространствам растворов. Эти растворы при нави
сании в виде капель с потолка путем испарения теряют воду, сильно
пересыщаются и выделяют коллоидные или тонкодисперсные осадки в
виде натечных масс, постепенно твердеющих и раскристаллизовыва
ющихся при дальнейшей дегидратации.

4. 

Осадочным

 путем, особенно в морских бассейнах, образуются ог

ромные массы Са[СО

3

], первоначально в виде известковистых илов, от

мерших морских растений и беспозвоночных животных с известковым
скелетом. Позднее все эти вещества превращаются в известняк. Оолито
вые известняки, по всей вероятности, образуются путем коагуляции кол
лоидных растворов углекислой извести вокруг взвешенных в движущей
ся воде песчинок и газовых пузырьков. Современное образование оолитов
в морских бассейнах приурочено к прибрежным мелководным зонам тро
пических и субтропических морей. Первоначально эти оолиты бывают
сложены арагонитом, позднее превращающимся в кальцит.

Каким бы путем ни образовался кальцит, в коре выветривания он яв

ляется сравнительно слабоустойчивым минералом. Благодаря легкой раст
воримости в кислотах он в зоне элювия, особенно в зонах окисления руд
ных сульфидных месторождений, переходит в растворы. При реакциях

Описательная часть

400

обменного разложения часто наблюдается замещение кальцита другими
минералами (гипсом, доломитом, смитсонитом, малахитом и др.):

H

2

SO

4

 + СаСО

3

 + Н

2

О = CaSO

4

.

2Н

2

О + СО

2

;

ZnSO

4

 + СаСО

3

 + 2Н

2

О = ZnCO

3

 + CaSO

4

.

2H

2

O и т. д.

На поверхности известняков в зоне насыщенных известью грунтовых

вод не только часто наблюдается отложение коагулятов гидроокислов же
леза, коллоидного кремнезема и др., но и сами известняки замещаются ими.

Крупные кристаллы прозрачного кальцита (исландского шпата) у нас

в России известны в месторождениях по р. 

Нижней Тунгуске

, приурочен

ных к эффузивным породам — траппам и мандельштейнам; здесь он со
вместно с пренитом и целлитами залегает в виде жил и гнезд с гигант
скими размерами монокристальных индивидов. Так, месторождение 

Разлом

известно кристаллами до полуметра, а 

ЛюкуМункамбинское

 — до 2 м.

Многочисленные небольшие месторождения исландского шпата ши

роко представлены в 

Средней Азии

 в ЗеравшаноГиссарском, ПскемУгам

ском и других районах. Из иностранных месторождений наибольшей из
вестностью пользуются крупнейшие месторождения 

Исландии

 среди

эффузивных изверженных пород и др.

Мел в виде горных пород широко распространен в толщах карбонат

ных пород мелового возраста на территории 

Русской платформы

 и в дру

гих местах России. В больших масштабах он добывается главным обра
зом для химической и цементной промышленности в районе 

Белгорода

,

близ 

Славянска

, 

Краматорска

 (Донбасс, Украина) и в других местах.

Мраморы, отличающиеся красивыми расцветками, добываются в ка

честве облицовочных камней на Урале в 

Уфалейском

, 

Златоустевском

 и

других районах, в 

Карелии

, 

Забайкалье

 и т. д. Месторождения ониксмра

мора желтоватых и зеленоватых расцветок известны в Закавказье на тер
ритории Грузии и Армении.

Из иностранных месторождений высококачественными мраморами

славятся месторождения 

Каррары

 на восточном берегу Генуэзского за

лива (Италия) и Греции, служившие в свое время материалом для заме
чательных античных скульптур.

Практическое значение 

кальцита, особенно в виде горных пород, весь

ма разнообразно.

1. Исландский шпат благодаря своему высокому двупреломлению

употребляется для изготовления различных оптических поляризацион
ных приборов, главным образом николей для микроскопов, поляримет
ров, колориметров и др.; для этой цели пригодны бесцветные идеально
прозрачные недвойникованные кристаллы или их обломки, лишенные
трещин, размерами не меньше 1,5–2 см.

2. Асбестовидный атласный шпат и ониксмрамор используются для

ювелирных изделий и предметов искусства.