Calcite

方解石は炭酸塩鉱物であり、炭酸カルシウム（CaCO₃）の最も安定な形態です。特に石灰岩の主成分として非常に一般的です。モース硬度では硬度3を定義します。大型の方解石結晶は光学機器に使用され、主に方解石からなる石灰岩は多くの実用的用途を持ちます。炭酸カルシウムの他の2つの形態は、鉱物のアラレ石とバテライトです。アラレ石は300°C以上の温度で数日以内に方解石に変換され、バテライトはさらに不安定です。

名称はドイツ語のCalcitに由来し、これは19世紀の用語で、ラテン語のcalx（石灰を意味し、属格はcalcis）と鉱物接尾辞-iteから派生したものです。したがって、chalk（白亜）という単語と二重語です。考古学や石材取引において、アラバスターという用語は、細粒で半透明の縞状方解石堆積物に対して使用されることがありますが、地質学や鉱物学では、アラバスターは石膏の一種に限定されます。

方解石結晶の方向を記述するために、2つの異なるミラー指数のセットが使用されます。a₁、a₂、c軸に沿った3指数（h, k, l）、またはa₁、a₂、a₃、cに沿った4指数のブラベー・ミラー指数（h, k, i, l）で、iは冗長ですが対称性を視覚化するのに役立ちます。単位格子にも2つの定義があります。古い「形態学的」単位格子は、ゴニオメーターで結晶面角を測定することによって見つけられました。これは菱面体で、おおよその寸法はa = 10 Å、c = 8.5 Åです。後の「構造的」単位格子は、X線結晶学によって決定され、六方晶系（菱面体柱）で、おおよその寸法はa = 5 Å、c = 17 Åです。形態学的単位から構造的単位に変換するには、cを4倍します。例えば、方解石の劈開は、形態学的座標では{1 0 1 1}面上で完全であると記述され、構造的座標では{1 0 1 4}面上で完全であると記述されます。{hkl}指数では、これらはそれぞれ{1 0 1}と{1 0 4}になります。双晶、劈開、結晶形はしばしば形態学的単位で与えられます。

診断特性には、モース硬度3、比重2.71、結晶質の変種におけるガラス光沢が含まれます。色は白色または無色ですが、不純物により灰色、赤、橙、黄、緑、青、紫、茶、さらには黒の色合いを生じることがあります。

方解石は多くの結晶習性を持ち、1,000以上の可能な結晶形を組み合わせます。最も一般的なのは、偏三角面体（六方晶系の{2 1 1}または{2 1 4}方向の面を持つ）と菱面体（{1 0 1}または{1 0 4}方向の面を持つ。これらは主要な劈開面でもあります）です。習性には、鋭角から鈍角の菱面体、板状、柱状、および様々な偏三角面体が含まれます。いくつかの双晶タイプが多様性を加えます。また、繊維状、粒状、葉状、または緻密な塊として産出することもあります。繊維状で風化性の習性はルブリナイトと呼ばれます。劈開は菱面体面に平行な3方向にあります。断口は貝殻状ですが、得るのは困難です。偏三角面体の面はキラルであり、鏡像対をなします。それらの成長は、L-およびD-アミノ酸のようなキラル生体分子によって影響を受ける可能性があります。菱面体の面はキラルではありません。

方解石は透明から不透明まであり、燐光または蛍光を示すことがあります。アイスランドスパーとして知られる透明な変種は光学に使用されます。鋭い偏三角面体の結晶は犬歯スパーと呼ばれることがあり、菱面体形は釘頭スパーと呼ばれることがあります。菱面体形は、アイスランドのサガに記述されているように、バイキングの航海士が使用した太陽の石であった可能性もあります。単結晶は強い複屈折（複屈折）を示し、透明な方解石を通して見た物体が二重に見える原因となります。この効果は、1669年にデンマークの科学者ラスムス・バルトリンによって最初に記述されました。約590 nmにおいて、常光屈折率と異常光屈折率はそれぞれ1.658と1.486です。190 nmから1700 nmの間で、常光屈折率は約1.9から1.5の範囲であり、異常光屈折率は約1.6から1.4の範囲です。

方解石は熱ルミネッセンスを示し、主に2価マンガン（Mn²⁺）不純物によるものです。実験では、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Pb、Biのイオンなどの活性化剤が方解石サンプルに添加され、熱や光を放出するかどうかが調べられました。Cu⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ag⁺、Bi³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺のイオンは反応を引き起こしませんでした。しかし、マンガンイオンと鉛イオンの両方が存在する場合に反応が起こりました。温度を変えることで、発光を観察することができました。