Calcite

方解石是一种碳酸盐矿物，也是碳酸钙（CaCO₃）最稳定的形态。它极为常见，尤其是作为石灰岩的主要成分。在莫氏硬度标度上，它定义了硬度3。大块方解石晶体用于光学器件，而主要由方解石构成的石灰岩具有许多实际用途。碳酸钙的另外两种形态是文石和球霰石。文石在300°C以上的温度下会在几天或更短时间内转变为方解石，而球霰石则更不稳定。

其名称源自德语Calcit，这是一个19世纪的术语，由拉丁语calx（意为石灰，属格为calcis）加上矿物后缀-ite衍生而来。因此，它与单词chalk（白垩）是同源词。在考古学和石材贸易中，术语alabaster（雪花石膏）有时用于指代一种细粒、半透明、具有条带的方解石沉积物，但在地质学和矿物学中，雪花石膏专指一种石膏变种。

描述方解石晶体方向时使用两套不同的米勒指数：沿a₁、a₂、c轴的三指数（h, k, l），或沿a₁、a₂、a₃、c轴的四指数布拉维-米勒指数（h, k, i, l），其中i是冗余的，但有助于可视化对称性。此外，还有两种晶胞定义。较旧的“形态学”晶胞是通过测角仪测量晶面角度确定的；它是菱面体，近似尺寸为a = 10 Å，c = 8.5 Å。较新的“结构”晶胞由X射线晶体学确定，是六方晶系（菱形棱柱），近似尺寸为a = 5 Å，c = 17 Å。要从形态学单位转换为结构单位，需将c乘以4。例如，方解石的解理在形态学坐标中描述为在{1 0 1 1}上完全，在结构坐标中描述为在{1 0 1 4}上完全；在{hkl}指数中，它们分别为{1 0 1}和{1 0 4}。双晶、解理和晶形通常以形态学单位给出。

诊断特性包括莫氏硬度3、比重2.71以及晶体变种中的玻璃光泽。颜色为白色或无色，但杂质可产生灰色、红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、紫色、棕色甚至黑色等色调。

方解石具有许多晶体习性，结合了超过1000种可能的结晶形态。最常见的是偏三角面体（晶面在六方晶系的{2 1 1}或{2 1 4}方向）和菱面体（晶面在{1 0 1}或{1 0 4}方向，这也是主要的解理面）。习性包括锐角到钝角的菱面体、板状、柱状和各种偏三角面体。几种双晶类型增加了其多样性。它也可以呈纤维状、粒状、片状或致密块状产出。一种纤维状、风化的习性称为lublinite。解理沿三个方向平行于菱面体形态。断口为贝壳状但难以产生。偏三角面体晶面具有手性，并成镜像对出现；它们的生长可能受到手性生物分子如L-和D-氨基酸的影响。菱面体晶面不具有手性。

方解石从透明到不透明，并可能显示磷光或荧光。一种称为冰洲石的透明变种用于光学领域。锐角偏三角面体晶体有时被称为狗牙石，而菱面体形态有时被称为钉头石。菱面体形态也可能是维京航海家使用的太阳石，如冰岛传奇中所述。单晶显示出强烈的双折射，导致通过透明方解石观察的物体出现重影。这一现象由丹麦科学家拉斯穆斯·巴托林于1669年首次描述。在约590 nm处，寻常光和非寻常光的折射率分别为1.658和1.486。在190至1700 nm范围内，寻常光折射率范围约为1.9至1.5，非寻常光折射率范围约为1.6至1.4。

方解石具有热释光特性，主要归因于二价锰（Mn²⁺）杂质。在一项实验中，将Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Pb和Bi等离子的激活剂添加到方解石样品中，以观察它们是否释放热量或光。Cu⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ag⁺、Bi³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Co²⁺和Ni²⁺离子未引起反应。然而，当锰离子和铅离子同时存在时发生了反应。通过改变温度，可以观察到发光现象。