Grupos de calcita y aragonito
La denominada deformación, que se ha introducido en el capítulo 10 de la sección "Cristalografía", se refiere a un fenómeno en el que una serie de cambios en la composición mineral provocan una serie correspondiente de cambios en la estructura. Este fenómeno de deformación es evidente en una variedad de especies minerales de los grupos de calcita y aragonita.
Como se puede ver en la Tabla 22-1, a medida que el radio del catión aumenta a partir de Co2+, Zn2+, Mg2+ y Ba2+, la estructura también cambia en consecuencia. Este cambio se produce en dos etapas. En la primera etapa, cambia dentro de la estructura de la calcita, es decir, aumenta la competencia de la superficie romboédrica (causada por cambios en los parámetros de la celda unitaria; en la segunda etapa, cambia en la estructura de la aragonita, es decir, la contracción del oblicuo); cilindro. En la unión de las dos etapas (es decir, donde el catión es Ca2+) hay una mutación del tipo calcita al tipo aragonito. Todo el proceso desde el gradiente hasta la mutación provocado por este cambio de composición se denomina serie completa de deformaciones.
Tabla 22-1 Fenómenos de deformación de la estructura de calcita y la estructura de aragonito
Los cambios de tipo también pueden considerarse como la unidad de isomorfismo e isomorfismo. La primera y segunda etapa de los cambios estructurales antes mencionados pertenecen al isomorfismo, y el punto de unión de estas dos etapas es el isomorfismo.
Las estructuras de tipo calcita y tipo aragonito son:
Estructura de calcita: puede considerarse como una estructura derivada de la estructura del NaCl. Es decir, Na+ y Cl- en la estructura del NaCl son reemplazados por Ca2+ y [CO3]2- respectivamente. El triángulo plano [CO3]2- está dispuesto en capas perpendiculares a un determinado eje cúbico, originando su celda unitaria centrípeta original. estar en la dirección cúbica La dirección del eje se vuelve plana y se convierte en un rombo romo, que se convierte en la estructura de la calcita [Figura 22-1(a)]. Cada capa de [CO3]2 tiene la orientación opuesta a la de los triángulos de [CO3]2 en su capa adyacente. Ca está rodeado por 6 [CO3]2, y hay 6 oxígenos combinados con Ca, es decir, el número de coordinación es 6. Debido a que la dirección {100} en la estructura de NaCl es el plano neutro, se produce una escisión perfecta en esta dirección. Asimismo, determina la escisión perfecta de la calcita; la forma de las piezas de escisión es exactamente igual a la "celda unitaria" de la calcita, con una forma de rombo romo derivada de la celda unitaria de NaCl. Sin embargo, la "celda unitaria" (forma de rombo obtuso) seleccionada de esta manera no es la celda unitaria real de calcita, porque la altura de esta forma de rombo no es un período que se repite en la estructura. La celda unitaria real de calcita debería ser un. forma de rombo agudo [Figura 22-1(a)]. En cristalografía, el romboedro cúbico y la red hexagonal a menudo se transforman, y la celda unitaria romboédrica de calcita de ángulo agudo también se puede transformar en una celda unitaria hexagonal con dos centros corporales, como se muestra en la figura 22-1(a).
Figura 22-1 Estructura cristalina de calcita (a) y aragonita (b)
Estructura de aragonita: diferente de la estructura cristalina de calcita, Ca2+ y [CO3]2- en la estructura Disponga según la regla repetitiva del embalaje hexagonal más cercano. Aunque cada ion de calcio está rodeado por seis [CO3]2-, son nueve iones de oxígeno los que entran en contacto con él, no seis. En otras palabras, el número de coordinación de los iones calcio es 9. Cada O está conectada a tres ca y 1 C (figura 22-1(b)).
Las características * * * de estos dos tipos estructurales son: Ca2+ y [CO3]2- están dispuestos de acuerdo con las reglas de empaquetamiento más cercanas, y los triángulos de [CO3]2- están dispuestos en capas paralelas.
Dado que el índice de refracción de la luz vibratoria en el plano [CO3]2 es mucho mayor que el índice de refracción de la luz vibratoria perpendicular a este plano, estos minerales de carbonato tienen una fuerte anisotropía óptica y exhiben una alta birrefringencia.
A continuación se presentan los principales minerales de estos dos grupos.
Calcita (calcita)
Carbonato
La composición química suele contener manganeso, hierro, zinc, magnesio, plomo, estroncio, bario, cobalto y telurio. sustituto. Cuando alcanzan una determinada cantidad, pueden formar calcita de manganeso, calcita de hierro, calcita de zinc, calcita de magnesio y otras variedades. Además, en los cristales también se encuentran comúnmente inclusiones mecánicas como brucita, dolomita, hidróxido de hierro, óxidos, sulfuros y sales.
Sistema cristalino ternario con estructura cristalina :arh=0.637nm, α= 46° 07′; Si se convierte a una red hexagonal (centro de dos cuerpos), entonces: ah = 0,499 nm, ch = 1,706 nm; La estructura de tipo calcita es como se describió anteriormente.
Cristales comunes intactos. Hay varias formas, hay más de 600 formas diferentes.
Principalmente desarrollo paralelo columnar y desarrollo paralelo en forma de placa. En varios estados, son romboedros o poliedros triangulares complejos (Figura 22-2). La calcita a menudo forma maclas de contacto según {0001}, y más a menudo según la forma;
Figura 22-2 Cristales y maclas de calcita
Maclas de aglomeración, que se encuentran en el plano de escisión Su orientación es diferente a la de la dolomita (Figura 22-3). En la naturaleza, la aparición de estos agregados gemelos puede utilizarse para explicar el estrés geológico al que estuvo sometida la calcita después de su formación. Las formas agregadas de calcita también varían. Está compuesto de calcita escamosa (en forma de placa) o fibrosa, que es un cuerpo conjunto paralelo o casi paralelo, y se llama calcita en forma de placa y calcita fibrosa, respectivamente. También los hay densos (caliza), granulares (mármol), terrosos (tiza), porosos (travertino), estalactitas (estalactitas de piedra) y oolíticos, a modo de guisante, nodulares, botrioidales, incrustados y cristalinos. La morfología cristalina de la calcita está relacionada con las condiciones de formación. A medida que la temperatura de formación disminuye, su forma cristalina tiende a evolucionar desde formas cristalinas rómbicas romos y en forma de placas a formas cristalinas rómbicas trigonales complejas, formas cristalinas columnares hexagonales y formas cristalinas rómbicas afiladas (Figura 22-4).
Figura 22-3 Aparición de calcita paralela (a) y dolomita paralela (b) gemelas laminares en el plano de escisión rómbica.
Figura 22-4 Cambios en la morfología de la calcita con la temperatura
Las propiedades físicas son incoloras o blancas, a veces teñidas de amarillo claro, rojo claro o morado por elementos como hierro, manganeso, y cobre y marrón-negro. La calcita incolora y transparente se llama iceberg. La escisión se completa; bajo la influencia de la tensión, se desliza a lo largo de la dirección de macla de la poliescama y se rompe. Dureza 3. La densidad relativa es 2,6 ~ 2,9. Alguna calcita es luminosa.
La calcita es uno de los minerales de mayor distribución y tiene diversos orígenes. Las principales manifestaciones son: ① Tipo sedimentario, cuando el CaCO3 en el agua de mar alcanza la sobresaturación, se puede depositar una gran cantidad de calizas y calizas oolíticas (2) Tipo hidrotermal, común en depósitos hidrotermales de media y baja temperatura, en forma de vetas o cueva; -similar, con buena forma cristalina; ③ Tipo magmático: la calcita es el principal mineral formador de rocas en rocas carbonatadas y lava carbonatada de origen magmático, a menudo simbiótica con dolomita y flogopita ④ Tipo de intemperismo: piedra caliza y mármol en el proceso de intemperismo Cuando se disuelve; en el agua subterránea, es fácil formar carbonato de calcio pesado Ca (HCO 3) en la solución. Cuando la presión disminuye o se evapora, se escapa una gran cantidad de CO2 y el carbonato de calcio puede precipitar nuevamente para formar estalactitas, estalagmitas y pilares de piedra. La fórmula de la reacción es: bicarbonato de calcio = carbonato de calcio + H2O + dióxido de carbono.
Identificación característica de la forma cristalina, macla laminar múltiple, tres grupos de clivaje perfecto, baja dureza y baja densidad relativa. Aumenta drásticamente las burbujas ácidas. Los fragmentos de calcita quemados colocados sobre papel tornasol muestran una reacción alcalina. Reacción del fuego con calcio (naranja).
Los principales usos son la piedra caliza, el mármol, la creta y otras rocas compuestas por calcita, que son muy utilizadas en la industria química, metalurgia, construcción y otros sectores industriales, como la quema de cal y la fabricación de cemento. El hermoso mármol se puede utilizar como material de decoración de edificios. La piedra caliza de alta pureza es una materia prima importante para la fabricación de plásticos y nailon. Iceberg se utiliza ampliamente en campos ópticos debido a sus fuertes propiedades de birrefringencia y polarización, como prismas, polarizadores y fotómetros para microscopios polarizadores.
Magnesita
Magnesio [bicarbonato] - hierro [bicarbonato]
La composición química del Mg [CO3] y Fe [CO3] se puede formar una masa completamente homogénea imagen, a veces mezclado con Mn, Ca, Ni, Si y otras sustancias.
Sistema cristalino ternario con estructura cristalina. Magnesita: celda unitaria romboédrica arh=0.566nm, α=48 10’, z=2; celda unitaria hexagonal ah=0.462nm, ch=1.499nm, Z=6. Siderita: celda unitaria romboédrica arh = 0,576 nm, α = 47° 54′, Z = 2; celda unitaria hexagonal, ah = 0,468 nm, ch = 1,526 nm, Z = 6. Misma estructura que la calcita.
Los cristales morfológicos son rombos, columnares cortos o triangulares. Suele ser una colección de agregados granulares, terrosos, densos y masivos.
Propiedades físicas: los miembros finales ricos en magnesio son de color blanco o blanco amarillento claro, blanquecino, a veces con un tinte rojo, los miembros finales ricos en hierro son de color amarillo a marrón y con brillo vítreo; El escote está completo. La dureza es de 3,5 ~ 4,5. La densidad relativa es de 2,9 ~ 3,1, y la densidad relativa y el índice de refracción de la población rica en hierro aumentan. Vulnerabilidad sexual.
El origen y aparición de la magnesita están compuestos principalmente por dolomita y rocas ultrabásicas metasomatizadas por fluidos hidrotermales que contienen magnesio, existiendo también tipos sedimentarios. La siderita también tiene tipos sedimentarios e hidrotermales.
Las características de identificación son similares a las de la calcita, pero la diferencia es que el polvo no forma espuma o actúa muy lentamente cuando se enfría con HCl, pero sí espuma violentamente cuando se calienta con HCl.
Usos principales: la magnesita se puede utilizar para fabricar ladrillos refractarios (resistencia a altas temperaturas de 3000 °C) y cemento que contiene magnesio, y se puede extraer magnesio que se puede extraer como mineral de hierro;
Dolomita
Bicarbonato de calcio
El magnesio de su composición química puede ser sustituido por hierro, manganeso, cobalto y zinc. Entre ellos, CaMg[CO3]2-CaFe[CO3]2 puede ser una serie completamente isomórfica cuando hierro > magnesio, se llama ankerita. El efecto de sustitución del hierro y el manganeso es limitado y el miembro final del manganeso, CaMn[CO3]2, se llama dolomita de manganeso. También puede formar dolomita de plomo, dolomita de cobalto, dolomita de zinc y otras variedades.
Sistema cristalino ternario con estructura cristalina. Celda unitaria romboide: arh = 0,601 nm; α=47 36′; Celda unitaria hexagonal: ah = 0,481 nm, ch = 1,601 nm; La estructura cristalina es similar a la calcita. La diferencia radica en la posición estructural que ocupa el Ca2+ en la estructura cristalina de calcita, la mitad de la cual está ocupada por Mg en la dolomita; Ca2+ y Mg2+ están dispuestos alternativamente en capas en dirección perpendicular al eje cúbico, lo que da como resultado la dolomita. estructura cristalina La simetría es menor que la de la calcita. Cuando el magnesio en la dolomita se reemplaza por hierro y manganeso, la celda unitaria puede ampliarse.
La morfología de los cristales suele ser romboédrica, que no es tan diversa como la de la calcita. Las caras de los cristales a menudo están dobladas en forma de silla de montar (Figura 22-5(b)), lo que se puede observar al microscopio. después del corte, esta forma de silla de montar tiene una estructura incrustada en el dominio cristalino y un fenómeno de extinción de ondas (Figura 22-5(c)). Los gemelos suelen formarse según {0001},,,, y. Las diagonales larga y corta de estas últimas gemelas son paralelas al plano de escisión de la dolomita, que es diferente al de la calcita (Figura 22-3). Algunas dolomita se agrietan, causadas por macla. Los agregados suelen ser granulares, densos y grumosos y, a veces, porosos y con forma de riñón.
Figura 22-5 Cristales de dolomita
Los que tienen propiedades físicas puras son en su mayoría blancos, los que contienen hierro son de color gris a marrón oscuro y la superficie de la dolomita que contiene hierro se vuelve marrón después. desgaste del vidrio; La escisión es completa y la superficie de escisión suele ser curva. La dureza es de 3,5~4. La densidad relativa es 2,85, que aumenta con el aumento del contenido de Fe, Mn, Pb y Zn en la composición. Algunas dolomitas brillan de color naranja brillante bajo la influencia de los rayos catódicos.
El origen y estado de aparición de la dolomita La dolomita es un mineral ampliamente distribuido en la naturaleza. Existen dos causas principales para su formación: origen sedimentario y origen hidrotermal. Es el principal mineral de la dolomita y la piedra caliza dolomítica. La dolomita es también uno de los componentes principales de las rocas carbonatadas magmáticas. El mármol de dolomita se puede formar a partir de piedra caliza que contiene magnesio o dolomita durante el metamorfismo regional o el metamorfismo de contacto. En etapas avanzadas de metamorfismo, la dolomita puede descomponerse en periclasa y brucita.
La identificación de los planos cristalinos característicos suele tener la forma de una silla curva. A diferencia de la calcita, el ácido clorhídrico no forma espuma violentamente cuando está frío, pero sí cuando se calienta. Además, la dirección de los granos gemelos también es diferente a la de la calcita (Figura 22-3). Además, se puede utilizar tinción para diferenciarlos.
Se utiliza principalmente como material refractario y fundente en la producción de hierro en altos hornos; algo de dolomita se puede utilizar como materia prima para extraer magnesio. El mármol dolomita se puede utilizar como mejor piedra de construcción después del procesamiento.
Aragonito
También conocido como aragonito
ca[CO3] y calcita son de la misma calidad.
El componente químico calcio suele ser sustituido por estroncio, plomo, zinc y estroncio. Además, existen magnesio, hierro, aluminio, etc., pero el contenido suele ser bajo. Las variedades conocidas incluyen aragonito de plomo, aragonito de zinc, aragonito de estroncio y aragonito de tierras raras.
Sistema clínico con estructura cristalina;; a0 = 0.495 nm nanómetros, b0 = 0.796 nm nanómetros, c0 = 0.573 nm nanómetros; La estructura del aragonito es la descrita anteriormente.
Morfología Los cristales suelen ser columnares y con forma de lanza (Figura 22-6), pero son raros. Por lo general, {110} forma cristales gemelos o tripletes, y los cristales tripletes a menudo exhiben simetría pseudohexagonal. Los agregados suelen ser fibrosos, columnares, en forma de racimos, en forma de conchas, en forma de estalactitas, en forma de coral, en forma de ooides, en forma de frijol y esféricos.
La parte nacarada de la pared interior de la mayoría de las conchas de los moluscos está formada por escamas muy finas de aragonito dispuestas paralelas a la superficie de la concha.
Las propiedades físicas suelen ser blanco, amarillo-blanco, a veces verde claro, gris, etc. Transparencia; brillo del vidrio, brillo aceitoso en la superficie de la fractura. No se observa hendidura o, en ocasiones, {010} hendidura incompleta a moderada; La dureza es de 3,5 ~ 4,5. La densidad relativa es de 2,9 ~ 3,3 y aumenta la densidad relativa de los componentes que contienen estroncio y bario.
Figura 22-6 Cristales y maclas de aragonito (D)
Figura 22-7 Rangos de estabilidad aproximados de calcita y aragonito
La aragonita generalmente se forma bajo Fluidos hidrotermales de baja temperatura y condiciones exógenas y es uno de los minerales de baja temperatura. Cristaliza en depósitos hidrotermales, modernas fuentes termales y géiseres. La formación de aragonito se facilita cuando en la solución hay impurezas de sales de estroncio y magnesio. La aragonita es inestable y a menudo se convierte en calcita. Según datos de minerales sintéticos, la presión de formación de la aragonita es mayor que la de la calcita (Figura 22-7).
Las características de identificación de la aragonita son similares a las de la calcita y formará espuma violentamente después de agregar ácido clorhídrico. La aragonita no tiene división romboédrica y su forma cristalina es columnar y de lanza. La densidad relativa y la dureza son ligeramente superiores a las de la calcita. Cuando se hierve en una solución de nitrato de cobalto, el polvo de calcita aparece solo de color cian claro, mientras que el aragonito aparece de un rojo intenso y púrpura.
Los usos principales están menos distribuidos y casi no tienen valor industrial.