석회석

Calcite
석회석
Calcite-20188.jpg
장군
카테고리탄산염 광물
공식
(유닛)
카코3
스트룬츠 분류5. AB.05
수정계삼각형의
크리스털 클래스육각형 사각형 (3m)
H-M 기호: (3 2/m)
스페이스 그룹R3c
단위 셀a = 4.9896 (2) O,
c = 17.0610 (11) †, Z = 6
신분증
색.일반적으로 무색 또는 흰색 - 다양한 색상의 음영이 있을 수 있습니다.
수정 습관결정질, 입상, 종유석, 재량, 질량, 마름모꼴
트윈닝4가지 쌍둥이 법칙에 의해 공통
갈라짐74°55'[1]의 각도로 {1011} 3방향에서 완벽
골절원추형
고집부서지기 쉽다
모스 척도 경도3 (광물)
광택균열 표면에 진주빛으로 빛나는 유리질
스트릭하얀색
명료성투명에서 반투명
비중2.71
광학적 특성단축(-)
굴절률nω = 1.140–1.1940
nε = 1.486
복굴절δ = 0.140 ~0.199
가용성인퓨저블(에너지적으로 [2]감쇠)
용해성희산에 녹다
기타 특징SW 및 LW UV 중 하나에서 빨간색, 파란색, 노란색 및 기타 색상이 형광색일 수 있습니다.인광성
레퍼런스[3][4][5]
석회석 결정구조

칼사이트탄산염 광물이며 탄산칼슘(CaCO3)의 가장 안정적인 다형질입니다.그것은 매우 흔한 광물이며, 특히 석회암의 성분으로 사용된다.칼사이트는 스크래치 경도 비교바탕으로 광물 경도의 Mohs 척도에서 경도 3을 정의합니다.대형 석회암 결정은 광학 장비에 사용되며, 석회암은 대부분 석회암으로 구성되어 많은 용도로 사용됩니다.

탄산칼슘의 다른 다형은 아라고나이트바테라이트이다.아라곤산염은 300°[6][7]C를 초과하는 온도에서 수일 또는 그 이하의 기간에 걸쳐 석회암으로 변화하며, 바테라이트도 안정성이 떨어진다.

어원학

칼사이트는 19세기 라틴어로 라임을 뜻하는 칼크스(-ite)에서 유래한 용어인 독일 칼시트(-calcit)에서 유래한 것으로 광물의 이름을 붙일 때 사용되는 접미사 "-ite"와 함께 유래했다.그래서 그것은 어원적으로 [8]분필과 관련이 있다.

고고학자들과 석고 무역 전문가들에 의해 적용될 때, 알라바스터라는 용어는 지질학이나 광물학뿐만 아니라 다양한 석고들을 위해 남겨져 있을 뿐만 아니라 비슷하게 생긴 반투명한 다양한 석고 모양의 석회암 [9]퇴적물에도 사용됩니다.

단위 셀 및 밀러 지수

출판물에서는 칼사이트 결정을 포함한 두 의 서로 다른 밀러 지수 세트를 사용하여 육각형 마름모꼴 결정의 방향을 기술합니다. 즉, 1, ,c {\}, }, 지수 h, k, l의 세 가지 방향 또는 Bravais-Miller 지수 h, k, i, l의 방향입니다.\}, 방향 서 i i 중복되지만 치환 대칭을 시각화하는 데 유용합니다.

복잡함을 더하기 위해, 칼사이트에 대한 단위 셀의 두 가지 정의도 있습니다.하나는, 오래된 "모형학적" 단위 세포로, 결정의 면들 사이의 각도를 측정하고, 전형적으로 각도계를 사용하여, 맞는 가장 작은 숫자를 찾음으로써 추론되었다.나중에 X선 결정학을 사용하여 "구조적" 단위 세포가 결정되었습니다.형태학적 단위 셀은 a = 10Ω c = 8.의 근사 치수를 갖는 마름모꼴이며, 구조 단위 셀은 a = c = 17Ω의 근사 치수를 갖는 육각형(마름모꼴 프리즘)이다.같은 방향의 경우 형태학적 단위에서 구조적인 단위로 변환하려면 c에 4를 곱해야 한다.예를 들어, 칼사이트 분할은 형태학적 좌표에서는 "{1 0 1}에 완벽"으로, 구조 단위에서는 "{1 0 1 4}에 완벽"으로 표시됩니다. l { \ { \ }} 인덱스에서는 각각 {1 0 1 } 및 {1 0 4} 입니다.쌍둥이 형성, 균열 및 결정 형태는 종종 형태학적 [4][10]단위로 제공됩니다.

특성.

칼사이트의 진단 특성은 정의 Mohs 경도 3, 비중 2.71 및 결정성 품종의 유리 광택을 포함한다.회색, 빨간색, 주황색, 노란색, 녹색, 파란색, 보라색, 갈색 또는 심지어 검은색의 음영이 [4]불순물로 채워질 때 발생할 수 있지만, 색은 흰색이거나 아예 없습니다.

크리스탈 습관

칼사이트는 1000개 이상의 결정학적 [3]형태를 조합하는 다양한 습성을 가지고 있습니다.가장 일반적인 것은 육각형 {211} 방향(모형 단위 셀) 또는 {2114} 방향(구조 단위 셀)인 스칼레노헤드라이며, 면은 {1.01} 또는 {1.04} 방향(가장 일반적인 절단면)[10]인 마름모면체이다.습관은 급성 또는 둔감한 마름모꼴, 표형 습관, 프리즘 또는 다양한 스칼레노헤드라이다.칼사이트는 다양한 관찰 습관에 더해 몇 가지 트윈닝 유형을 나타냅니다.섬유질, 입상, 층상 또는 콤팩트 형태로 발생할 수 있습니다.섬유질, 형광성 [11]습관은 루블리나이트라고 알려져 있다.분열은 보통 마름모꼴 형태와 평행한 세 방향으로 나뉩니다.골절은 원추형이지만 구하기 어렵다.

스칼레노면체 은 키랄이며 거울-상 대칭과 짝을 이룬다. 이들의 성장은 L- 및 D-아미노산과 같은 키랄 생체 분자와의 상호작용에 의해 영향을 받을 수 있다.마름모꼴 면은 [10]키랄이 아니다.

옵티컬

A photograph of calcite laying over a text paragraph.
A photograph of calcite laying over a text paragraph.
특유의 복굴절 광학 거동을 나타내는 석회암 사진.

석회암투명하고 불투명하며 때때로 인광 또는 형광을 나타낼 수 있습니다."아이랜드 스파"라고 불리는 투명한 품종이 광학적인 목적으로 사용됩니다.예리한 스칼레노면체 결정은 때때로 "개 이빨 스파"라고 불리는 반면, 마름모꼴 형태는 때때로 "못머리 스파"[2]라고 불립니다.마름모꼴 형태는 바이킹 항해자들이 아이슬란드 [12]사가에서 사용한 "일광석"이었을 수도 있다.

445nm 레이저를 이용한 석회석 복굴절 시연

단일 석회암 결정은 복굴절(이중 굴절)이라고 불리는 광학 특성을 나타냅니다.이 강한 복굴절은 투명한 석회암 조각을 통해 보이는 물체를 두 배로 보이게 합니다.(칼사이트를 사용한) 복굴절 효과는 1669년 덴마크 과학자 라스무스 바르톨린에 의해 처음 설명되었습니다.약 590nm의 파장에서 칼사이트는 [13]각각 1.658과 1.486의 통상 굴절률 및 이상 굴절률을 가진다.190nm와 1700nm 사이에서 보통 굴절률은 대략 1.9nm와 1.5nm 사이이고, 비정상적인 굴절률은 1.6nm와 1.4nm [14]사이이다.

화학의

대부분의 탄산염과 마찬가지로 칼사이트는 반응을 통해 산에 용해됩니다.

CaCO3 + 2H+(aq) → Ca2+(aq) + HO + CO22(g)

이 반응에 의해 방출되는 이산화탄소는 묽은 염산을 칼사이트 시료에 떨어뜨릴 때 특징적인 거품을 생성한다.

주변 이산화탄소는 산성으로 인해 석회암에 약간의 가용화 효과가 있다.전체적인 반응은

CaCO3 + HO2 + CO2(aq) → Ca2+(aq) + 2HCO-3(aq)

용해된 이산화탄소의 양이 감소하면 반응이 거꾸로 되어 석회암을 침전시킨다.그 결과 수온, pH, 용존 이온 농도 등의 요인에 따라 석회석을 지하수로 용해시키거나 지하수로 침전시킬 수 있다.석회암은 강수조건이 적절할 때 광물코팅을 형성해 암석 입자를 함께 접착시켜 균열을 메울 수 있다.용해하기에 적합한 조건일 때, 석회암을 제거하면 암석의 다공성과 투과성이 극적으로 증가하며, 장기간 지속되면 동굴이 형성될 수 있다.탄산칼슘이 풍부한 층의 지속적인 용해가 동굴 시스템의 확장과 궁극적인 붕괴로 이어져 다양한 형태의 카르스트 지형을 만들어 낼 [15]수 있습니다.

석회암은 역행성 용해도라고 불리는 특이한 특성을 보이는데, 온도가 상승함에 따라 물에 잘 녹지 않게 됩니다.또한 칼사이트는 높은 [16]압력에서 더 잘 녹는다.

순수한 석회암은 CaCO 성분3 가지고 있다.하지만 석회암에 있는 석회암은 종종 마그네슘의 몇 퍼센트를 함유하고 있다.석회암에 있는 칼라이트는 저마그네슘과 고마그네슘 칼라이트로 나뉘며, 분할선은 마그네슘 4%로 구성되어 있습니다.고마그네슘 칼사이트는 돌로마이트MgCa(CO3)2[17]와는 다른 칼사이트 광물 구조를 유지한다.또한 칼사이트에는 소량과 망간이 [18]함유되어 있을 수 있습니다.망간은 유기화합물의 [19]흔적처럼 불순한 칼사이트의 형광의 원인이 될 수 있다.

용도 및 응용 프로그램

기원전 1323년 투탕카멘 무덤에서 나온 여러 개의 석회석 또는 석회석 향수 항아리 중 하나

고대 이집트인들은 석회암으로 많은 물건들을 조각했는데, 이것은 그들의 여신 바스트와 관련이 있는데, 바스트의 이름은 밀접한 연관성 때문에 알라바스터라는 용어에 기여했습니다.다른 많은 문화권에서는 이와 유사한 조각된 물건과 용도에 [20]이 재료를 사용해 왔다.

아이슬란드 스파라고 알려진 투명한 종류의 석회암은 흐린 [21]날 항해하기 위해 바이킹에 의해 사용되었을 수 있습니다.

제2차 세계대전에서 고급 광칼사이트는 총기 조준, 특히 폭탄 조준 및 대공 [22]무기에 사용되었습니다.폴라로이드 판이 발명되기 전에 편광자(니콜 프리즘)로 사용되었으며 지금도 광학 기구에 [23]사용되고 있습니다.또한 투명 [24]망토에 석회석을 사용하는 실험도 실시되었습니다.

미생물학적으로 침전된 석회암은 토양정비, 토양안정화, 콘크리트 보수 등 다양한 응용분야가 있다.

카라라 대리석 80kg [25]시료에서 얻은 칼사이트는 IAEA-603질량분석 동위원소 표준으로 δO18[26]δC13 교정을 위한 것이다.

자연발생

칼사이트는 퇴적암, 특히 석회암의 일반적인 구성 요소이며, 대부분은 죽은 해양 유기체의 껍질에서 형성됩니다.퇴적암의 약 10%는 석회암이다.그것은 변성 대리석의 주요 광물입니다.온천의 광상, 종유석석순, 그리고 카르보나타이트, 킴벌라이트 같은 화산이나 맨틀에서 유래한 암석, 또는 주변 광상에서도 드물게 발생한다.

칼사이트는 종종 플랑크톤, 홍조류, 해면동물, 완족동물, 극피동물, 용혈충류, 브리오조아, 그리고 이매패류의 껍질 일부와 같은 해양 유기체의 껍데기의 주요 성분이다.칼사이트는 위에서 언급한 바와 같이 뉴멕시코스노우 강 동굴에서 화려한 형태로 발견되며, 그곳에서 미생물은 자연 형성을 한 것으로 여겨진다.25억전에 멸종삼엽충은 렌즈를 [27]형성하기 위해 투명한 석회암 결정을 사용하는 독특한 겹눈을 가지고 있었다.또한 조류의 알 껍데기의 상당 부분을 차지하며, 식단의 δC13 [28]껍데기의 석회석 δC에13 반영된다.

아이슬란드에서 유래한 가장 큰 문서화된 석회석 단결정은 7m × 7m × 2m(23ft × 23ft × 6.6ft)와 6m × 6m × 3m(20ft × 20ft × 9.8ft)로 측정되었으며 무게는 [29]약 250톤이었다.고전적인 샘플은 [30]온타리오주 밴크로프트 근처마다와스카 광산에서 생산되었다.

채석장에서 흔히 소고기라고 부르는 섬유질 석회석의 침상 평행 정맥은 어두운 유기질 토석과 셰일즈에서 발생하며, 이러한 정맥은 다이제네시스 [31]동안 유체 압력을 증가시킴으로써 형성됩니다.

형성 과정

칼사이트 형성은 오스발트 숙성 과정 또는 나노크리스탈[33]응집 과정을 통해 기존의 테라스 레지 꺽임[32] 모델에서 비정질 탄산칼슘(ACC)과 같은 불규칙한 전구상 결정화에 이르기까지 여러 경로를 통해 진행될 수 있다.

ACC의 결정화는 두 단계로 이루어질 수 있습니다.우선 ACC 나노입자가 급속히 탈수 및 결정화되어 바테라이트의 개별 입자를 형성한다.둘째, 바테라이트는 용해 재흡입 기구를 통해 칼사이트로 변환되며, 반응속도는 칼사이트 [34]결정의 표면적에 의해 제어된다.반응의 두 번째 단계는 약 10배 느리다.

단, 석회석 결정화는 [35]용액의 시작 pH와 마그네슘 농도에 따라 달라지는 것으로 관찰되었다.혼합중의 중성 개시 pH는, ACC가 바테라이트 중간체가 없는 칼사이트로 직접 변환하는 것을 촉진한다.그러나 ACC가 기본 초기 pH를 가진 용액에서 형성될 때,[36] 위에서 설명한 경로를 따라 준안정성 베테라이트(vaterite)를 통해 석회암으로 변환됩니다.마그네슘은 ACC의 안정성과 결정성3 CaCO로의 전환에 주목할 만한 영향을 미치며, 이로 인해 ACC에서 직접 칼사이트가 형성되는데, 이는 바테라이트 구조를 불안정하게 만들기 때문이다.

메탄산염과 황산염의존성 혐기성 산화와 같은 미생물 활동에 반응하여 지표면 아래에 칼사이트가 형성될 수 있으며, 메탄산염과 황산염이 산화되어 환원되어 생성된 중탄산염과 황화물로부터 칼사이트와 황철광의 침전이 초래된다.이러한 과정은 C 동위원소에서 극도로 고갈된 석회암들의 특정 탄소 동위원소 조성에 의해 mil PDB(θC)[37]13 -125만큼 추적될 수 있다.

지구역사상

오늘날 침전된 아라나이트와 고마그네슘 칼사이트와는 대조적으로 바닷물 속의 탄산칼슘의 일차 무기 침전이 저마그네슘 칼사이트였던 지구 역사에도 칼사이트 바다는 존재했다.칼칼라이트 바다는 판네로생대아라곤석 바다와 번갈아 나타나 오르도비스기쥐라기 시대에 가장 두드러졌다.계통은 광물이 되었을 때 바다에서 선호되는 탄산칼슘을 사용하도록 진화했고, 진화 [38]역사의 나머지 기간 동안 이 광물학을 유지했다.이러한 석회석 바다 상태에 대한 석유 그래픽 증거는 석회석 난모충, LMC 시멘트, 경질 및 빠른 해저 아라곤석 용해로 [39]구성됩니다.탄산칼슘 껍데기를 가진 해양 생물의 진화는 칼사이트와 아라고나이트의 바다 [40]순환에 의해 영향을 받았을 수 있다.

칼사이트는 중요한 생물학적 반응인 포름스 반응을 촉매하는 것으로 보여지는 광물 중 하나이며 [10]생명의 기원에 역할을 했을 수 있습니다.키랄 표면(형식 참조)과 아스파라긴산 분자의 상호작용은 키랄성에 약간의 편향을 초래한다. 이것은 살아있는 [41]세포에서 균질성의 기원을 위한 가능한 메커니즘 중 하나이다.

갤러리

「 」를 참조해 주세요.

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