方解石(Calcite)(Ca［CO3］)
［化学组成］CaO56.03%，CO243.97%。常含Mn，Fe，Zn，Mg，Pb，Sr，Ba，Co，TR等类质同像替代物;当它们达一定量时，可形成锰方解石、铁方解石、锌方解石、镁方解石等变种。此外，晶体中还常见水镁石、白云石、铁的氢氧化物及氧化物、硫化物、石英等机械混入物。
［结晶形态］三方晶系。常见完好晶体。形态多种多样，不同聚形达600种以上。主要呈平行［0001］发育的柱状及平行{0001}发育的板状和各种状态的菱面体或复三方偏三角面体(图15-60)。
图15-60方解石的晶形和双晶
方解石的集合体形态也是多种多样的。由片状(板状)或纤维状的方解石形成的平行或近似平行的连生体，分别称为层解石和纤维方解石。还有致密块状(石灰岩)、粒状(大理岩)、土状(白垩)、多孔状(石灰华)、钟乳状(石钟乳)和鲕状、豆状、结核状、葡萄状、被膜状及晶簇状等(图15-61)。
方解石的晶体形态与形成条件有关。随着形成时温度的降低，其晶形有从板状、钝角菱面体为主的晶形向复三方偏三角面体、六方柱为主及锐角菱面体晶形演化的趋势。
图15-61方解石晶簇
［物理性质］无色或白色，有时被Fe，Mn，Cu等元素染成浅黄、浅红、紫、褐黑色。无色透明的方解石称为冰洲石。解理 完全;在应力影响下，沿 聚片双晶方向滑移而裂开。硬度3。相对密度2.6～2.9。
［成因及产状］方解石是分布最广的矿物之一，具有各种不同的成因类型。主要为:
(1)沉积型，海水中的CaCO3达到过饱和时，可沉积形成大量的石灰岩、鲕状灰岩等;
(2)热液型，常见于中、低温热液矿床中，呈脉状或见于空洞里，具良好的晶形;
(3)岩浆型，方解石为岩浆成因的碳酸岩和碳酸盐熔岩中的主要造岩矿物，常与白云石、金云母等共生;
(4)风化型，石灰岩、大理岩在风化过程中地下水溶解易形成重碳酸钙(Ca(HCO3))进入溶液，当压力减小或蒸发时，使大量的CO2逸出，碳酸钙可再沉淀下来，形成钟乳石、石笋、石柱等。其反应式:Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2。
［鉴定特征］以晶形， 三组完全解理，硬度较小，相对密度较小，常见 聚片双晶，加HCl急剧起泡为特征。灼热后的方解石碎块置于石蕊试纸上呈碱性反应。有钙的焰色反应(橘黄色)。
［主要用途］由方解石组成的石灰岩、大理岩、白垩等岩石，广泛地应用于化工、冶金、建筑等工业部门，例如用于烧石灰、制水泥等。美丽的大理岩可作建筑装饰材料。纯度高的石灰岩是塑料、尼龙的重要原料。由于冰洲石具有极强的双折射率和偏光性能，被广泛地应用于光学领域，如偏光显微镜的棱镜、偏光仪、光度计等。
菱镁矿(Magnesite)—菱铁矿(Siderite)(Mg［CO3］—Fe［CO3］)
［化学组成］Mg［CO3］与Fe［CO3］之间可形成完全类质同像。菱镁矿含MgO47.81%，CO252.19%;菱铁矿含FeO62.01%，CO237.99%。常含Mn，Ca，Ni，Si等类质同像混入物。
［结晶形态］三方晶系。晶体呈菱面体状、短柱状或偏三角面体状。通常呈粒状、土状、致密块状集合体。
［物理性质］富Mg端员组分(菱镁矿)呈白色或浅黄白色、灰白色，有时带淡红色调，富Fe者(菱铁矿)呈黄至褐色、棕色;玻璃光泽。解理{1011}完全。硬度3.5～4.5。相对密度2.9～4.0，富Fe者相对密度和折射率均增大。
［成因及产状］菱镁矿主要由含Mg热液交代白云石及超基性岩所形成，此外也有沉积型。菱铁矿形成于还原环境，有热液和沉积两种成因。菱铁矿在氧化带不稳定，易风化成褐铁矿。
［鉴定特征］与方解石相似，区别在于粉末加冷HCl不起泡或作用极慢，加热HCl则剧烈起泡。
［主要用途］菱镁矿可用于制耐火砖(可耐3000℃高温)、含镁水泥，并可提取金属镁;菱铁矿可作为铁矿石开采。
白云石(Dolomite)(CaMg［CO3］2)
［化学组成］CaO30.4%，MgO21.8%，CO247.8%;成分中的Mg可被Fe，Mn，Co，Zn替代。其中CaMg［CO3］2—CaFe［CO3］2可呈完全类质同像系列;当Fe＞Mg时称铁白云石。Fe与Mn的替代则有限，其Mn的端员CaMn［CO3］2称为锰白云石。还可形成铅白云石、钴白云石、锌白云石等变种。
［结晶形态］三方晶系。晶体常呈菱面体状，不如方解石形态多样，晶面常弯曲成马鞍状(图15-62)，经切薄片在镜下观察可见这种马鞍状形态具有晶畸相嵌状结构和波状消光现象。经常依(0001)，(1010)，(1011)，(1120)及(0221)形成双晶，后者双晶子纹平行于白云石解理面长、短对角线，与方解石不同。有些白云石出现{0221}裂开，为双晶造成。集合体常呈粒状、致密块状，有时呈多孔状、肾状。
［物理性质］纯者多为白色，含铁者灰色—暗褐色，含铁白云石风化后，表面变为褐色;玻璃光泽。解理{1011}完全，解理面常弯曲。硬度3.5～4。相对密度2.85，随成分中Fe，Mn，Pb，Zn含量的增多而增大。有些白云石在阴极射线作用下发鲜明的橘红光。
图15-62白云石晶体形态
［成因及产状］白云石是自然界中广泛分布的一种矿物，主要有沉积和热液两种成因。它是组成白云岩、白云质灰岩的主要矿物。白云石也是岩浆成因的碳酸岩的主要组成矿物之一。含镁质或白云质的灰岩在区域变质或接触变质作用中可形成白云石大理岩。在变质作用的较高阶段，白云石可被分解成方镁石和水镁石。
［鉴定特征］晶面常呈弯曲的马鞍形。与方解石的区别是遇冷盐酸不剧烈起泡，加热后方剧烈起泡，另外双晶纹的方向亦与方解石不同。此外，可用染色法区分两者:用0.2mol/L的HCl加茜素红硫溶液，白云石不染色，方解石则被染成红紫色。
［主要用途］用作耐火材料及高炉炼铁生产中的熔剂;部分白云石可作提取镁的原料。白云石大理岩加工后可作较好的建筑石材。
文石(Aragonite)(Ca［CO3］)
又称霰石。
［化学组成］成分与方解石相同;Ca常被Sr，Pb，Zn，TR所替代。此外还有Mg，Fe，Al等，但含量一般均较低。已知的变种有铅文石、锌文石、锶文石、稀土文石等。
［结晶形态］斜方晶系。晶体常为柱状、尖锥状(图15-63)，但较少见。常依(110)成双晶或三连晶，三连晶常出现假六方对称。集合体常呈纤维状、柱状、晶簇状、皮壳状、钟乳状、珊瑚状、鲕状、豆状和球状等(图15-64)。多数软体动物的贝壳内壁珍珠质部分是由极细的片状文石沿着贝壳面平行排列而成。
［物理性质］通常为白色、黄白色，有时呈浅绿色、灰色等;透明;玻璃光泽，断口为油脂光泽。无解理，或有时见{010}不完全至中等解理;贝壳状断口。硬度3.5～4.5。相对密度2.9～3.3，成分中含Sr，Ba者相对密度增大。
［成因及产状］文石通常在低温热液和外生作用条件下形成，它是低温矿物之一。在热液矿床、现代温泉、间歇喷泉里晶出。当溶液中存在Sr和Mg盐类杂质，有利于文石的形成。文石不稳定，常转变为方解石(呈文石副象)。根据合成矿物资料，文石的形成压力高于方解石。
［鉴定特征］文石与方解石相似，加HCl剧烈起泡。但文石不具菱面体解理，晶形呈柱状、矛状;相对密度和硬度稍大于方解石。在硝酸钴溶液中煮沸，方解石粉末只微带青色，文石则呈浓红色、紫色。
［主要用途］分布少，几乎无工业价值。珍珠的主要成分为文石。
图15-63文石的晶形和双晶
图15-64文石集合体
孔雀石(Malachite)(Cu2［CO3］(OH)2)
［化学组成］CuO71.9%，CO219.9%，H2O8.2%。Zn可能以类质同像形式代替Cu(可达12%)，孔雀石的含Zn变种称为锌孔雀石。吸附或机械混入的杂质有Ca，Fe，Si，Ti，Na，Pb，Ba，Mn，V等。
［结晶形态］单斜晶系。晶体少见，通常沿c轴呈柱状、针状或纤维状。容易依(100)成燕尾双晶，并且双晶比单晶更常见。集合体呈晶簇状、肾状、葡萄状、皮壳状、充填脉状、粉末状、土状等(图15-65)。在肾状集合体内部具有同心层状或放射纤维状的特征，由深浅不同的绿色至白色组成环带。
土状孔雀石称为铜绿(或称石绿)。
图15-65孔雀石集合体
［物理性质］一般为绿色、但色调变化较大，从暗绿、鲜绿到白色;浅绿色条痕;玻璃至金刚光泽，纤维状者呈丝绢光泽。解理{201}，{010}完全。硬度3.5～4。相对密度4.0～4.5。
［成因及产状］孔雀石产于铜矿床氧化带，其反应式:
CuFeS2+4O=2CuSO4+FeSO4
2CuSO4+2CaCO1+4H2O=2Cu2(CO3)(OH)2+2CaSO4+CO2
孔雀石常依蓝铜矿、赤铜矿、自然铜、方解石、黄铜矿等成假象。我国广东阳春石绿铜矿是一大型的孔雀石、蓝铜矿铜矿床。
［鉴定特征］特征的孔雀绿色，形态常呈肾状、葡萄状，其内部具放射纤维状及同心层状。
［主要用途］大量产出时可炼铜。质纯形美的孔雀石可做装饰品及艺术品。粉末可作绿色颜料。孔雀石可作为铜矿的找矿标志。
蓝铜矿(Azruite)(Cu3［CO3］2(OH)2)
又称石青。
［化学组成］CuO69.24%，CO225.53%，H2O5.23%，成分相当稳定。
［结晶形态］单斜晶系。晶体常呈短柱状、柱状或厚板状，集合体为致密块状、晶簇状、放射状、土状或皮壳状、薄膜状等(图15-66)。
［物理性质］深蓝色，土状块体呈浅蓝色;浅蓝色条痕;晶体呈玻璃光泽，土状块体呈土状光泽;透明至半透明。解理{011}，{100}完全或中等;贝壳状断口。硬度3.5～4。相对密度3.7～3.9。性脆。
图15-66蓝铜矿晶体集合体
［成因及产状］产于铜矿床氧化带、铁帽及近矿围岩的裂隙中，是一种次生矿物，常与孔雀石共生或伴生，其形成一般稍晚于孔雀石，但有时也被孔雀石所交代。蓝铜矿因风化作用，使CO2减少，含水量增加易转变为孔雀石，以至孔雀石依蓝铜矿呈假像，故蓝铜矿的分布没有孔雀石广泛。
［鉴定特征］蓝色。常与孔雀石等铜的氧化物共生。遇HCl起泡。有Cu的焰色反应。
［主要用途］同孔雀石。
菱锰矿(Rhodochrosite)(MnCO3)
［化学组成］MnO61.71%，CO238.29%，常含Ca，Fe等类质同像混入物。
［结晶形态］三方晶系。晶体呈菱面体，通常呈粒状(图15-67)、致密块状集合体。
［物理性质］新鲜晶体呈粉红色，常因含杂质或氧化而呈灰色、褐黑色;新鲜者条痕为白色;玻璃光泽，硬度3.5～4。解理平行菱面体三组完全，相对密度3.7左右，因含Ca和Fe而有所变化。
［成因产状］沉积作用中可形成大规模的菱锰矿层，在内生条件下形成于热液作用中，与金属硫化物、菱铁矿、萤石、石英等共生，风化作用中易氧化形成软锰矿、硬锰矿等锰的氧化物。
图15-67菱锰矿集合体
［鉴定特征］新鲜面为粉红色，风化后呈黑色，与冷盐酸反应缓慢，稍加热即反应剧烈。与碱(KOH或NaOH)共熔后成蓝绿色锰酸盐(如K2MnO4)可证明其含锰。
［主要用途］是重要的锰矿物。
菱锌矿(Smithsonite)(ZnCO3)
［化学组成］ZnO64.90%，CO235.10%，常含Fe2+。
［结晶形态］三方晶系。晶体呈菱面体或复三方偏三角面体，通常呈钟乳状，皮壳状集合体(图15-68)。
［物理性质］透明无色或略呈蜡黄的白色;白色条痕;玻璃光泽。硬度4.5～5。解理平行菱面体三组完全;相对密度4.43。
［成因及产状］主要作为闪锌矿的次生矿物出现于矿床氧化带中，与孔雀石、褐铁矿、白铅矿(PbCO3)等共生。
在菱锌矿的表面常包有一层白色粉末状的外壳，系菱锌矿转变而成的水锌矿(Zn5［CO3］2(OH)6)。
［鉴定特征］根据产状、解理，硬度等可以识别。滴冷稀盐酸不起泡，但其表面粉状的水锌矿反应剧烈。灼烧后，滴硝酸钴溶液再在氧化焰中强烈灼烧，呈绿色(林曼氏绿，锌与钴的复氧化物)。
［主要用途］找矿标志。
图15-68菱锌矿集合体
学习指导
方解石族矿物极为重要，它们是沉积岩中最重要的造岩矿物之一。因此，学习碳酸盐矿物时，应十分注意该族矿物的成分特点、晶系、晶形，解理、硬度、与HCl的反应以及成因特点。其中尤以Ca，Mg，Fe的碳酸盐最为重要。
热分解是碳酸盐矿物的重要特征，它是热分析法的根据，还能说明成因。应从道理上弄懂影响热分解温度高低的因素。
染色法是碳酸盐矿物的鉴定法之一。
复习思考题
1.文石和方解石成分有何不同?
2.菱镁矿、菱铁矿等的菱字是什么意思?
3.菱镁矿与重晶石都有三组完全解理，它们有何不同(解理以及其他特征)?
4.在金属硫化物矿床氧化带常见的碳酸盐矿物有哪些?在盐湖沉积中常见的碳酸盐矿物又有哪些?
5.方解石与文石为同质二像，石膏与硬石膏间也是同质二像，对吗?