Kalcit - Calcite
Kalcit | |
---|---|
![]() | |
Všeobecné | |
Kategorie | Uhličitanové minerály |
Vzorec (opakující se jednotka) | CaCO3 |
Strunzova klasifikace | 5.AB.05 |
Krystalový systém | Trigonální |
Křišťálová třída | Šestihranný scalenohedral (3m) Symbol HM: (3 2 / m) |
Vesmírná skupina | R3C |
Jednotková buňka | A = 4.9896(2) A, C = 17,0610 (11) A; Z = 6 |
Identifikace | |
Barva | Bezbarvá nebo bílá, žlutá, červená, oranžová, modrá, zelená, hnědá, šedá atd. |
Krystalický zvyk | Krystalická, zrnitá, krápníková, konkreční, masivní, kosodélníková |
Twinning | Společné podle čtyř zákonů o dvojčatech |
Výstřih | Perfektní dne {1011} tři směry s úhlem 74 ° 55 '[1] |
Zlomenina | Conchoidal |
Houževnatost | Křehký |
Mohsova stupnice tvrdost | 3 (definující minerál) |
Lesk | Na štěpných plochách sklovitý až perleťový |
Pruh | Bílý |
Diaphaneity | Průhledné až průsvitné |
Specifická gravitace | 2.71 |
Optické vlastnosti | Jednoosý (-) |
Index lomu | nω = 1.640–1.660 nε = 1.486 |
Dvojlom | δ = 0,154–0,174 |
Rozpustnost | Rozpustný ve zředěných kyselinách |
Další vlastnosti | Může fluoreskovat červenou, modrou, žlutou a jinými barvami buď pod SW nebo LW UV; světélkující |
Reference | [2][3][4] |

Kalcit je uhličitanový minerál a nejstabilnější polymorf z uhličitan vápenatý (CaCO3). The Mohsova stupnice minerální tvrdosti, na základě poškrábat srovnání tvrdosti, definuje hodnotu 3 jako „kalcit“.
Dalšími polymorfy uhličitanu vápenatého jsou minerály aragonit a vaterite. Při teplotách přesahujících 300 ° C se aragonit změní na kalcit v časovém měřítku dnů nebo méně,[5][6] a vaterit je ještě méně stabilní.
Etymologie
Kalcit je odvozen z němčiny Calcit, termín vytvořený v 19. století z latinského slova pro Limetka, calx (genitive calcis) s příponou -ite používanou k pojmenování minerálů. Je tedy etymologicky příbuzný křída.[7]
Při aplikaci do archeologové a kamenný obchod profesionály, termín alabastr se používá nejen jako v geologii a mineralogii, kde je vyhrazen pro různé druhy sádra; ale také pro podobně vypadající, průsvitný rozmanitost jemnozrnného páskovaného ložiska kalcitu.[8]
Jednotková buňka a Millerovy indexy
V publikacích dvě různé sady Millerovy indexy se používají k popisu směrů v krystalech kalcitu - hexagonální soustava se třemi indexy h, k, l a kosočtverečný systém se čtyřmi indexy h, k, l, i. Ke komplikacím se přidávají ještě dvě definice jednotkové buňky pro kalcit. Jedna, starší „morfologická“ jednotková buňka, byla odvozena měřením úhlů mezi tvářemi krystalů a hledáním nejmenších čísel, která by se vešla. Později byla „strukturní“ jednotková buňka určena pomocí Rentgenová krystalografie. Morfologická jednotková buňka má přibližné rozměry A = 10 A a C = 8.5 A, zatímco pro buňku strukturní jednotky jsou A = 5 A a C = 17 A. Pro stejnou orientaci C musí být vynásoben 4 pro převod z morfologické na strukturní jednotky. Jako příklad je štěpení uvedeno jako „dokonalé dne {1 0 1 1} „v morfologických souřadnicích a“ perfektní dne {1 0 1 4} "ve strukturních jednotkách. (V hexagonálních indexech jsou to {1 0 1} a {1 0 4}.) Twinningové, štěpné a krystalové formy jsou vždy uvedeny v morfologických jednotkách.[3][9]
Vlastnosti
Formulář
Více než 800 forem kalcitu krystaly byl identifikován. Nejběžnější jsou scalenohedra, s plochami v hexagonálních {2 1 1} směrech (morfologická jednotková buňka) nebo {2 1 4} směrech (strukturní jednotková buňka); a kosodélník, s tvářemi ve směru {1 0 1} nebo {1 0 4} (nejběžnější rovina štěpení).[9] Návyky zahrnují akutní až tupý rhombohedra, tabulkové formy, hranoly nebo různé scalenohedra. Kalcit vykazuje několik partnerství typy přidávající k rozmanitosti pozorovaných forem. Může se vyskytovat jako vláknitý, zrnitý, lamelový nebo kompaktní. Vláknitá, výkvětová forma je známá jako lublinit.[10] Štěpení je obvykle ve třech směrech rovnoběžných s kosodélníkovou formou. Jeho zlomenina je konchoidní, ale obtížné je získat.
Scalenohedrální tváře jsou chirální a přicházejí ve dvojicích se symetrií zrcadlového obrazu; jejich růst lze ovlivnit interakcí s chirálními biomolekulami, jako jsou L- a D-aminokyseliny. Romboedrické tváře jsou achirální.[9]
Tvrdost
Má to definování Mohsova tvrdost ze dne 3, a specifická gravitace 2,71 a jeho lesk je v krystalizovaných odrůdách skelný. Barva je bílá nebo žádná, i když se mohou minerály nabít nečistotami, mohou se objevit odstíny šedé, červené, oranžové, žluté, zelené, modré, fialové, hnědé nebo dokonce černé.
Optický
Kalcit je průhledný až neprůhledný a může se občas ukázat fosforescence nebo fluorescence. Volala transparentní odrůda Island spar se používá pro optické účely. Akutní skalenoedrické krystaly se někdy označují jako „špice zubu“, zatímco rhombohedrální forma se někdy označuje jako „špice na nehty“.

Jednotlivé krystaly kalcitu zobrazují optickou vlastnost zvanou dvojlom (dvojitý lom světla). Tento silný dvojlom způsobí, že objekty viděné skrz jasný kus kalcitu se zdají zdvojnásobeny. Dvojlomný efekt (pomocí kalcitu) byl poprvé popsán v dánština vědec Rasmus Bartholin v roce 1669. Na vlnové délce ≈ 590 nm má kalcit obyčejné a mimořádné indexy lomu 1,658, respektive 1,486.[11] Mezi 190 a 1700 nm se běžný index lomu pohybuje zhruba mezi 1,9 a 1,5, zatímco mimořádný index lomu se pohybuje mezi 1,6 a 1,4.[12]
Chemikálie
Kalcit se stejně jako většina uhličitanů rozpustí s většinou forem kyselin. Kalcit může být buď rozpuštěn podzemní vodou nebo vysrážený podzemní vodou, v závislosti na několika faktorech, včetně teploty vody, pH a rozpustil se ion koncentrace. Přestože je kalcit poměrně nerozpustný ve studené vodě, kyselost může způsobit rozpuštění kalcitu a uvolnění plynného oxidu uhličitého. Okolní oxid uhličitý má díky své kyselosti mírný solubilizační účinek na kalcit. Kalcit vykazuje neobvyklou vlastnost zvanou retrográdní rozpustnost, při které se s rostoucí teplotou stává méně rozpustným ve vodě. Pokud jsou vhodné podmínky pro srážení, vytváří kalcit minerální povlaky, které spojují stávající zrna horniny nebo mohou vyplňovat zlomeniny. Pokud jsou vhodné podmínky pro rozpuštění, může odstranění kalcitu dramaticky zvýšit pórovitost a propustnost horniny, a pokud to bude trvat delší dobu, může to mít za následek vznik jeskyně. V krajinném měřítku může pokračující rozpuštění hornin bohatých na uhličitan vápenatý vést k expanzi a případnému zhroucení jeskynních systémů, což má za následek různé formy krasová topografie.
Použití a aplikace

Starověcí Egypťané vyřezali mnoho předmětů z kalcitu a spojili je se svou bohyní Lýko, jehož jméno přispělo k termínu alabastr kvůli úzkému spojení. Mnoho dalších kultur použilo materiál pro podobné vyřezávané předměty a aplikace.
Transparentní odrůda kalcitu známá jako Island spar může být použit Vikingové pro navigaci v zamračených dnech.[13]
Vysoce kvalitní optický kalcit byl používán ve druhé světové válce pro mířidla, konkrétně pro mířidla a protiletadlové zbraně.[14] Byly také provedeny experimenty s použitím kalcitu pro a plášť neviditelnosti.[15]
Mikrobiologicky vysrážený kalcit má širokou škálu aplikací, jako je sanace půdy, stabilizace půdy a opravy betonu.
Kalcit získaný ze vzorku o hmotnosti 80 kg Carrara mramor,[16] se používá jako IAEA -603 izotopový standard v hmotnostní spektrometrie pro kalibraci δ18O a 513C.[17]
Přirozený výskyt
Kalcit je běžnou složkou sedimentární horniny, vápenec zejména velká část je tvořena skořápkami mrtvých mořských organismů. Přibližně 10% sedimentární horniny je vápenec. Je to primární minerál v metamorfický mramor. Vyskytuje se také u vkladů z horké prameny jako žíla minerální; v jeskyně tak jako stalaktity a stalagmity; a v sopečný nebo odvozený z pláště horniny jako např karbonatity, kimberlity, nebo zřídka v peridotity.
Kalcit je často primární složkou mušle z mořské organismy, např. plankton (jako kokcithové a planktic foraminifera ), tvrdé části červené řasy, někteří houby, brachiopody, ostnokožci, někteří serpulidy, většina bryozoa a části granátů některých mlži (jako ústřice a rudisté ). Kalcit se nachází ve velkolepé formě v Jeskyně zasněžené řeky z Nové Mexiko jak je uvedeno výše, kde jsou mikroorganismy připisovány přirozeným formacím. Trilobiti, který se stal vyhynul před čtvrt miliardou let, měl jedinečné složené oči, které používaly čiré krystaly kalcitu k vytvoření čoček.[18]
Největší dokumentovaný monokrystal krystalu kalcitu pochází z Islandu, měří 7 × 7 × 2 ma 6 × 6 × 3 ma váží asi 250 tun.[19]
Lůžkoviny paralelní žíly vláknitého kalcitu, často nazývané v lomovém jazyce jako „hovězí maso“, se vyskytují v tmavých, organicky bohatých bahnitých kamenech a břidlicích, tyto žíly se tvoří tlak kapaliny v době diageneze.[20]
Procesy formování
Tvorba kalcitu může probíhat několika cestami, od klasické model zalomení terasové římsy[21] ke krystalizaci špatně uspořádaných prekurzorových fází (amorfní uhličitan vápenatý, ACC) pomocí an Ostwaldovo zrání procesem nebo aglomerací nanokrystalů.[22]
Krystalizace ACC může nastat ve dvou fázích: zaprvé nanočástice ACC rychle dehydratují a krystalizují za vzniku jednotlivých částic vateritu. Zadruhé, vaterit se transformuje na kalcit pomocí mechanismu rozpouštění a srážení s reakční rychlostí řízenou povrchovou plochou kalcitu.[23] Druhá fáze reakce je přibližně 10krát pomalejší. Bylo však pozorováno, že krystalizace kalcitu závisí na počátečním pH a přítomnosti Mg v roztoku.[24] Neutrální počáteční pH během míchání podporuje přímou transformaci ACC na kalcit. Naopak, když se ACC vytvoří v roztoku, který začíná základním počátečním pH, dochází k transformaci na kalcit prostřednictvím metastabilního vateritu, který se tvoří pomocí sférolitického růstového mechanismu.[25] Ve druhé fázi se tento vaterit transformuje na kalcit pomocí mechanismu povrchově řízeného rozpouštění a rekrystalizace. Mg má pozoruhodný účinek jak na stabilitu ACC, tak na jeho transformaci na krystalický CaCO3, což vede k tvorbě kalcitu přímo z ACC, protože tento ion destabilizuje strukturu vateritu.
Kalcit se může tvořit v podpovrchové vrstvě v reakci na aktivitu mikroorganismů, například během sulfátové závislosti anaerobní oxidace methanu, kde je methan oxidován a síran je redukován konsorciem metanových oxidačních činidel a síranových reduktorů, což vede ke srážení kalcitu a pyrit z vyrobeného hydrogenuhličitanu a sulfidu. Tyto procesy lze vysledovat podle konkrétního izotop uhlíku složení kalcitů, které jsou extrémně vyčerpané v 13C izotop, a to až o -125 promile PDB (813C).[26]
V historii Země
Kalcitské moře existovaly v historii Země, když primární anorganickou sraženinou uhličitanu vápenatého v mořských vodách byl kalcit s nízkým obsahem hořčíku (lmc), na rozdíl od aragonit a vysoce hořčíkový kalcit (hmc) se dnes vysráží. Kalcitské moře se střídalo s aragonitová moře přes Phanerozoic, nejvíce prominentní v Ordovik a jurský. Rodové linie se vyvinuly tak, aby používaly jakoukoli morf uhličitanu vápenatého, která byla v oceánu v době mineralizace příznivá, a tuto mineralogii si uchovala po zbytek své evoluční historie.[27] Petrografické důkazy o těchto podmínkách kalcitového moře jsou kalcitické ooids, lmc cementy, hardgrounds a rychlé brzké rozpuštění aragonitu na mořském dně.[28] Vývoj mořských organismů se skořápkami uhličitanu vápenatého mohl být ovlivněn kalcitem a aragonit mořský cyklus.[29]
Kalcit je jedním z minerálů, u kterého bylo prokázáno katalyzovat důležitá biologická reakce, formózová reakce a možná hráli roli při vzniku života.[9] Interakce jeho chirálních povrchů (viz Formulář ) s kyselina asparagová molekuly mají za následek mírné zkreslení chirality; toto je jeden z možných mechanismů původu homochirality v živých buňkách.[30]
Galerie
Kalcit s mottramitem
Trilobitové oči používaly kalcit
Krystaly kalcitu uvnitř testu cystoidu Echinosphaerites aurantium (Střední Ordovik, severovýchodní Estonsko )
Rhombohedrony kalcitu, které se objevují téměř jako knihy okvětních lístků, nahromaděné trojrozměrně na matrici
Krystal kalcitu nakloněný pod úhlem, s malými kuličkami hematitu a krystaly chalkopyritu jak na jeho povrchu, tak i uvnitř povrchu krystalu
Tenká sekce krystalů kalcitu uvnitř rekrystalizované škeble skořápka v a biopelsparit
Několik dobře tvarovaných mléčně bílých odlitků, složených z mnoha malých ostrých krystalů kalcitu, ze sirných dolů v Agrigento na Sicílii
Načervenalé kosočtverečné krystaly kalcitu z Číny. Jeho červená barva je způsobena přítomností žehlička
Kalcit (var .: kobaltový kalcit)
Pískové vápence (vápence silně obsažené v pouštním písku) v Jižní Dakotě
Kalcit, motýlí dvojče, 4,0 × 3,3 × 1,6 cm. José María Patoni, San Juan del Río, Durango (Mexiko)
Kalcit a dolomit vypadat podobně pod a mikroskop, ale tenké části lze leptat a obarvit za účelem identifikace minerálů. Mikrofotografie tenkého řezu v křížovém a rovinném polarizovaném světle: jasnější minerální zrna na obrázku jsou dolomit a tmavší zrna kalcit.
Viz také
- Ikaite, CaCO3· 6H2Ó
- Seznam minerálů
- Lysocline
- Manganoanský kalcit, (Ca, Mn) CO3
- Monohydrokalcit, CaCO3· H2Ó
- Okyselení oceánu
- Ulexit
Reference
- ^ Dana, James Dwight; Klein, Cornelis a Hurlbut, Cornelius Searle (1985) Manuál mineralogie, Wiley, str. 329, ISBN 0-471-80580-7.
- ^ Anthony, John W .; Bideaux, Richard A .; Bladh, Kenneth W .; Nichols, Monte C., eds. (2003). "Kalcit" (PDF). Příručka mineralogie. V (boritany, uhličitany, sírany). Chantilly, VA, USA: Mineralogická společnost Ameriky. ISBN 978-0962209741.
- ^ A b "Kalcit". mindat.org. Citováno 4. května 2018.
- ^ Barthelmy, Dave. "Minerální data kalcitu". webmineral.com. Citováno 6. května 2018.
- ^ Yoshioka S .; Kitano Y. (1985). "Transformace aragonitu na kalcit zahříváním". Geochemický deník. 19 (4): 24–249. doi:10,2343 / geochemj.19.245.
- ^ Staudigel P. T .; Swart P. K. (2016). "Izotopové chování během přechodu aragonit-kalcit: Důsledky pro přípravu vzorku a interpretaci proxy". Chemická geologie. 442: 130–138. doi:10.1016 / j.chemgeo.2016.09.013.
- ^ „kalcit (n.)“. Online slovník etymologie. Citováno 6. května 2018.
- ^ Více o alabastru a travertinu, krátký průvodce vysvětlující různé použití stejných termínů geology, archeology a kamenným obchodem. Oxford University Museum of Natural History, 2012 [1]
- ^ A b C d Hazen, Robert M. (2004). "Tváře chirálních krystalů běžných minerálů tvořících kámen". V Palyi, C .; Zucchi, C .; Caglioti, L. (eds.). Pokrok v biologické chiralitě. Oxford: Elsevier. str.137 –151.
- ^ "Lublinite". mindat.org. Citováno 6. května 2018.
- ^ Elert, Glenn. "Lom světla". Fyzikální hypertextbook.
- ^ Thompson, D. W .; Devries, M. J .; Tiwald, T. E.; Woollam, J. A. (1998). "Stanovení optické anizotropie v kalcitu z ultrafialového záření do střední infračervené oblasti generalizovanou elipsometrií". Tenké pevné filmy. 313–314 (1–2): 341–346. Bibcode:1998TSF ... 313..341T. doi:10.1016 / S0040-6090 (97) 00843-2.
- ^ Perkins, Sid. „Vikingští námořníci se možná plavili s legendárními krystaly“. sciencemag.org. Americká asociace pro rozvoj vědy. Citováno 13. července 2020.
- ^ „Borregoova kalcitová důlní stezka drží pouštní zázraky“. Citováno 2011-06-03.
- ^ Chen, Xianzhong; Luo, Yu; Zhang, Jingjing; Jiang, Kyle; Pendry, John B .; Zhang, Shuang (2011). "Makroskopická neviditelnost maskování viditelného světla". Příroda komunikace. 2 (2): 176. arXiv:1012.2783. Bibcode:2011NatCo ... 2E.176C. doi:10.1038 / ncomms1176. PMC 3105339. PMID 21285954.
- ^ Oddělení jaderných věd a aplikací, IAEA Environment Laboratories (16. července 2016). „Referenční list: Certifikovaný referenční materiál: IAEA-603 (kalcit) - stabilní izotopový referenční materiál pro δ13C a 518Ó" (PDF). IAEA. p. 2. Citováno 28. února 2017.
- ^ „IAEA-603, kalcit“. Referenční produkty pro životní prostředí a obchod. Mezinárodní agentura pro atomovou energii. Citováno 27. února 2017.
- ^ Angier, Natalie (3. března 2014). „Když Trilobiti ovládli svět“. The New York Times. Citováno 10. března 2014.
- ^ Rickwood, P. C. (1981). "Největší krystaly" (PDF). Americký mineralog. 66: 885–907.
- ^ Ravier, Edouard; Martinez, Mathieu; Pellenard, Pierre; Zanella, Alain; Tupinier, Lucie (prosinec 2020). „Milánkovičův otisk prstu na distribuci a tloušťce podestýlky-paralelních žil (hovězího masa) ve zdrojových horninách“. Marine and Petroleum Geology. 122: 104643. doi:10.1016 / j.marpetgeo.2020.104643.
- ^ De Yoreo, J. J .; Vekilov, P. G. (2003). "Zásady nukleace a růstu krystalů". Recenze v mineralogii a geochemii. 54: 57–93. CiteSeerX 10.1.1.324.6362. doi:10.2113/0540057.
- ^ De Yoreo, J .; Gilbert, PUPA; Sommerdijk, N. A. J. M .; Penn, R.L .; Whitelam, S .; Joester, D .; Zhang, H .; Rimer, J. D .; Navrotsky, A .; Banfield, J. F .; Wallace, A. F .; Michel, F. M .; Meldrum, F. C .; Cölfen, H .; Dove, P. M. (2015). „Krystalizace připojením částic v syntetickém, biogenním a geologickém prostředí“ (PDF). Věda. 349 (6247): aaa6760. doi:10.1126 / science.aaa6760. PMID 26228157. S2CID 14742194.
- ^ Rodriguez-Blanco, J. D .; Shaw, S .; Benning, L. G. (2011). „Kinetika a mechanismy krystalizace amorfního uhličitanu vápenatého (ACC) na kalcit pomocí vateritu“. Nanoměřítko. 3 (1): 265–71. Bibcode:2011Nanos ... 3..265R. doi:10.1039 / C0NR00589D. PMID 21069231.
- ^ Rodriguez-Blanco, J. D .; Shaw, S .; Bots, P .; Roncal-Herrero, T .; Benning, L. G. (2012). „Role pH a Mg na stabilitě a krystalizaci amorfního uhličitanu vápenatého“. Journal of Alloys and Compounds. 536: S477 – S479. doi:10.1016 / j.jallcom.2011.11.057.
- ^ Bots, P .; Benning, L. G .; Rodriguez-Blanco, J. D .; Roncal-Herrero, T .; Shaw, S. (2012). „Mechanistické poznatky o krystalizaci amorfního uhličitanu vápenatého (ACC)“. Růst a design krystalů. 12 (7): 3806–3814. doi:10.1021 / cg300676b.
- ^ Drake, H .; Astrom, M. E.; Heim, C .; Broman, C .; Astrom, J .; Whitehouse, M .; Ivarsson, M .; Siljestrom, S .; Sjovall, P. (2015). "Extrémní 13Vyčerpání C uhličitanů vzniklých při oxidaci biogenního metanu ve zlomené žule ". Příroda komunikace. 6: 7020. Bibcode:2015NatCo ... 6.7020D. doi:10.1038 / ncomms8020. PMC 4432592. PMID 25948095.
- ^ Porter, S. M. (2007). "Chemie mořské vody a časná biomineralizace uhličitanů". Věda. 316 (5829): 1302. Bibcode:2007Sci ... 316.1302P. doi:10.1126 / science.1137284. PMID 17540895. S2CID 27418253.
- ^ Palmer, Timothy; Wilson, Mark (2004). "Srážení kalcitu a rozpouštění biogenního aragonitu v mělkých ordovických kalcitových mořích". Lethaia. 37 (4): 417–427. doi:10.1080/00241160410002135.
- ^ Harper, E.M .; Palmer, T.J .; Alphey, J. R. (1997). „Evoluční reakce mlžů na měnící se chemoterozoickou chemii mořské vody“. Geologický časopis. 134 (3): 403–407. Bibcode:1997GeoM..134..403H. doi:10.1017 / S0016756897007061.
- ^ Meierhenrich, Uwe (2008). Aminokyseliny a asymetrie života zachycené aktem formace. Berlín: Springer. str. 76–78. ISBN 9783540768869.
Další čtení
- Schmittner, Karl-Erich; a Giresse, Pierre; 1999. „Mikroenvironmentální kontroly biomineralizace: povrchové procesy srážení apatitu a kalcitu v kvartérních půdách“, Roussillon, Francie. Sedimentologie 46/3: 463–476.