Calcite

Кальцит — это карбонатный минерал и наиболее стабильная форма карбоната кальция (CaCO₃). Он чрезвычайно распространён, особенно в качестве основного компонента известняка. По шкале Мооса его твёрдость равна 3. Крупные кристаллы кальцита используются в оптических приборах, а известняк, состоящий в основном из кальцита, имеет множество практических применений. Двумя другими формами карбоната кальция являются минералы арагонит и ватерит. Арагонит превращается в кальцит в течение нескольких дней или быстрее при температурах выше 300 °C, а ватерит ещё менее стабилен.

Название происходит от немецкого Calcit — термина XIX века, образованного от латинского calx (известь, родительный падеж calcis) с добавлением минералогического суффикса -ite. Таким образом, это этимологический дублет слова «мел». В археологии и торговле камнем термин «алабастр» иногда используется для мелкозернистого, просвечивающего, полосчатого отложения кальцита, хотя в геологии и минералогии алабастром называют разновидность гипса.

Для описания направлений в кристаллах кальцита используются два различных набора индексов Миллера: три индекса (h, k, l) вдоль осей a₁, a₂, c или четыре индекса Браве–Миллера (h, k, i, l) вдоль a₁, a₂, a₃, c, где i является избыточным, но полезным для визуализации симметрии. Существуют также два определения элементарной ячейки. Более старая «морфологическая» элементарная ячейка была найдена путём измерения углов граней кристалла с помощью гониометра; она ромбоэдрическая, с приблизительными размерами a = 10 Å и c = 8,5 Å. Более поздняя «структурная» элементарная ячейка, определённая с помощью рентгеновской кристаллографии, является гексагональной (ромбическая призма) с приблизительными размерами a = 5 Å и c = 17 Å. Для перехода от морфологических единиц к структурным c умножается на 4. Например, спайность кальцита описывается как совершенная по {1 0 1 1} в морфологических координатах и по {1 0 1 4} в структурных координатах; в индексах {hkl} это {1 0 1} и {1 0 4} соответственно. Двойникование, спайность и кристаллические формы часто указываются в морфологических единицах.

Диагностические свойства включают твёрдость по Моосу 3, удельный вес 2,71 и стеклянный блеск у кристаллических разновидностей. Цвет — белый или бесцветный, но примеси могут давать оттенки серого, красного, оранжевого, жёлтого, зелёного, голубого, фиолетового, коричневого или даже чёрного цвета.

Кальцит имеет множество кристаллических габитусов, объединяющих более 1000 возможных кристаллографических форм. Наиболее распространены скаленоэдры (с гранями в гексагональных направлениях {2 1 1} или {2 1 4}) и ромбоэдры (с гранями в направлениях {1 0 1} или {1 0 4}, которые также являются основными плоскостями спайности). Габитусы включают остро- и тупоконечные ромбоэдры, таблитчатые формы, призмы и различные скаленоэдры. Несколько типов двойникования добавляют разнообразия. Он также может встречаться в виде волокнистых, зернистых, пластинчатых или плотных масс. Волокнистый выцветающий габитус называется люблинитом. Спайность наблюдается в трёх направлениях, параллельных ромбоэдру. Излом раковистый, но его трудно получить. Скаленоэдрические грани хиральны и встречаются зеркально-симметричными парами; их рост может зависеть от хиральных биомолекул, таких как L- и D-аминокислоты. Ромбоэдрические грани не хиральны.

Кальцит варьируется от прозрачного до непрозрачного и может проявлять фосфоресценцию или флуоресценцию. Прозрачная разновидность, известная как исландский шпат, используется в оптике. Острые скаленоэдрические кристаллы иногда называют «собачий зуб», а ромбоэдрическую форму — «гвоздевой шпат». Ромбоэдрическая форма, возможно, также была тем солнечным камнем, который использовали скандинавские мореплаватели, как упоминается в исландских сагах. Монокристаллы демонстрируют сильное двулучепреломление (двойное лучепреломление), из-за чего объекты, рассматриваемые через прозрачный кальцит, кажутся раздвоенными. Этот эффект был впервые описан датским учёным Расмусом Бартолином в 1669 году. При длине волны около 590 нм обыкновенный и необыкновенный показатели преломления составляют 1,658 и 1,486 соответственно. В диапазоне от 190 до 1700 нм обыкновенный показатель изменяется примерно от 1,9 до 1,5, а необыкновенный — примерно от 1,6 до 1,4.

Кальцит термолюминесцентен, главным образом из-за примесей двухвалентного марганца (Mn²⁺). В ходе эксперимента в образцы кальцита добавляли активаторы, такие как ионы Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Pb и Bi, чтобы проверить, излучают ли они тепло или свет. Ионы Cu⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Ag⁺, Bi³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺ и Ni²⁺ не вызывали реакции. Однако реакция происходила, когда присутствовали ионы марганца и свинца. Изменяя температуру, можно было наблюдать свечение.