方解石
方解石（英文名称：Calcite）为一种碳酸钙矿物，分子式为CaCO₃，是天然碳酸钙中最常见的矿物，因敲破，块块方解以得名。方解石通常为白色或无色，由于含有其他微量元素或机械混入物，可呈不同的颜色。无色透明的方解石称冰洲石。具强双折射现象，双折率极高，一般具无或很弱的多色性，具有发光性，在长波紫外光及短波紫外光照射下，可发出荧光，荧光可随体色而变。方解石属三方晶系，晶形多样，不同聚形态达600多种以上，晶体呈菱面体状、六方柱状、复三方偏三角面体状、板状、针状、粒状、块状、纤维状、钟乳状等。还常出现聚片双晶和接触双晶。
方解石具有各种不同的成因类型，主要有沉积型、热液型、岩浆型和风化型。方解石是分布最广的矿物之一，产地非常广泛，世界产地众多，如中国、墨西哥、加拿大、英国、冰岛、意大利、俄罗斯、美国的纽约及蒙大拿州等地，几乎每个国家都有或多或少的产出。方解石在冶金工业上用做熔剂；在建筑工业方面用来生产水泥、生石灰，大理石还可作建筑装饰材料。方解石经机械加工（用雷蒙磨或其他高压磨直接粉碎天然的方解石）可以制得重质碳酸钙，它是优良的填充剂和性能改良剂。方解石晶体可以用来制造偏光棱镜的光学材料。
命名与历史
方解石的中文名称据宋·马志《开宝本草》记载：敲破，块块方解，故以得名，英文名称（Calcite）来自拉丁文单词“石灰”（Calx-cis）之意。它是组成大理岩的主要矿物。早在古希腊时代以前的几千年，古希腊人就在克里特岛开始用大理石进行雕刻。中国的云南大理县因盛产大理岩而得名。对其开发利用的历史悠久，如山东曲阜西夏候新石器时代遗址，就出土有用大理岩制成的用具和戒指，出土时指环还套在死者的左手指上；在商代陵墓中则发现了大理岩雕刻的人和兽类等立体雕像。质优者称“汉白玉”，是重要的雕刻材料和建筑材料。
Sandberg于1975年注意到新生代早期的海水环境有利于方解石沉淀，新生代晚期至现代的海水环境有利于文石沉淀，并将有利于方解石、文石沉淀的地质历史时期分别称为方解石海和文石海时期。
主要特性
化学组成
方解石的主要成分为碳酸钙，化学式为CaCO3（其中CaO：56.03%，CO2：43.97%），常含锰、铁、锌、镁、铅、、、钴、稀土元素等类质同象替代物；当它们达到一定量时，可形成锰方解石、铁方解石、锌方解石、镁方解石等变种。
结构特征
晶体结构
方解石属三方晶系，其结构相当于一个沿三次轴压扁了的NaCl结构，每个Na+的位置被Ca2+取代，而每个Cl的位置被CO32-取代。每个Ca2+的周围有6个CO32-，每CO32-的周围有6个Ca2+。各CO32-中的O2-排列成三角形，C4+处于三角形的空隙中，各CO32-三角形平面均垂直于三次轴。
结晶习性
方解石晶形态多样，不同聚形态达600多种以上，晶体呈菱面体状、六方柱状、复三方偏三角面体状、板状等。还常出现聚片双晶和接触双晶，如蝴蝶状双晶、燕尾状双晶为接触双晶。具有两个晶头的晶体和平行连生的比较少见。集合体形态多种多样，如由片状、板状或纤维状方解石成平行或近似平行连生分别称“层解石”和“纤维方解石”，呈粒状者称“大理岩”、致密块状者称“石灰岩”、钟乳状者称“钟乳石”、土状者称“白里”、多孔状者称“钙华”，还有晶族状、尖锥状、花瓣状、鳍状、豆状、葡萄状等。方解石晶体形态与形成条件有关，随着温度降低，其晶体形态会有从板状、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；随着温度增高则晶形趋向扁平。
理化特性
无色透明的方解石称“冰洲石”。方解石通常为白色，由于含有其他微量元素或机械混入物，可呈不同的颜色，如因含微量的钴、锰而呈灰色、褐色、黄色、红色，含铜可呈绿色、蓝色，含有机质而呈灰黑色。玻璃光泽，透明至不透明，一轴晶负光性，折射率No=1.658、Ne=1.486，双折率为0.172，色散度为No=0.028，Ne=0.014。方解石具强双折射现象，双折率极高，一般具无或很弱的多色性。方解石硬度为3，性脆，为贝壳状端口，{}完全解理，在应力影响下，沿{}聚片双晶方向滑移形成裂开。方解石遇热发光，摩擦发光（通过对方解石发光的研究表明，它发光的原因是以Mn2+，Pb2+，Re3+，UO2+为激活剂构成的分立发光中心和以有机质产生的分立发光中心所引起的）；红色、蓝色、黄色及其他颜色荧光，有磷光。
方解石具发光性，在长波紫外光及短波紫外光照射下，可发出荧光，荧光可随体色而变。如含锰方解石可发红色荧光。在吸收光谱上没有特征吸收谱，但是可因为存在不同杂质而具不同吸收谱线。方解石还可具猫眼效应，遇盐酸起泡，易溶于较多酸。二氧化碳对其有增溶作用。方解石具有逆溶解性，温度升高，在水中溶解度降低。
成因与产状
方解石是分布最广的矿物之一，具有各种不同的成因类型。
①沉积型，海水中的碳酸钙达到过饱和时（海水中的碳酸钙主要来源于海相生物的骨骼，其含有丰富的钙质，如角石、鹦鹉螺和菊石等），可沉积形成大量的石灰岩、状灰岩等。
②热液型，热液型矿床成矿时代以燕山期为主，次为海西期。涉及的矿种有铁、铅、锌、银、铜、锡、钨、金、锑、铍、锰及萤石和石棉等。方解石可成为各种金属矿床的脉石矿物，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，岩浆型矿床也称正岩浆矿床，是由各类岩浆在其生成、运移或就位过程中，主要通过分异作用和结晶作用，使岩浆中分散的有用物质聚集，或者在特殊条件下固结成具有经济价值的地质体所形成的矿床。方解石为岩浆成因的碳酸岩和碳酸根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、大理石在风化过程中地下水溶解易形成重碳酸钙进入溶液，当压力减小或蒸发时，使大量二氧化碳逸出，碳酸钙可再沉淀下来，形成钟乳石、石笋、石柱等。它们常分布在石灰岩的溶洞或裂院中。中国石灰岩溶洞尤以桂林为佳，其中的石钟乳和石笋形成瑰丽壮观的景色，闻名世界。
主要用途
建筑材料
石灰岩是制造石灰和水泥的基本原料。这是石灰岩的主要利用领域，平均每生产1t硅酸盐水泥需用石灰岩1.25t。石灰岩也是玻璃和陶瓷生产的配料之一。原料中加入适量石灰岩可降低烧成温度，缩短陶瓷烧成周期，提高的坯体半透明度，加强坯釉间的结合强度。利用石灰岩（大理石）的颜色，观赏性结构构造及花纹特色，可加工成建筑石料和室内、外装饰板材以及雕刻工艺制品的石料等。对建筑用石灰岩的基本要求是色泽、花纹好和块度适用、可加工性及机械强度较好。石灰岩是混凝土的常用骨料原料。
冶金工业
石灰岩作炼钢、铁的碱性熔剂，是黑色和有色冶金的辅助原料。CaO使矿石中的硫、磷等杂质与焦炭灰分相结合变成炉渣而排除。一般使用的都是生石灰，大部分用于转炉。用石灰岩烧制的活性石灰用于炼钢，特别是对氧气转炉炼钢，可缩短吹氧时间，提高脱硫率，减少萤石消耗，增加钢水产量、延长炉龄。
化学工业
碳化钙、制碱、酸酸钙、碳酸钾和某些化学肥料的生产均需用石灰岩作原料。其中，氢氧化钠在化学工业中的应用于人造丝、化学药品、染料、纸浆工业，石灰岩粉碎后制成的碳酸钙可用作农业肥料。
光学仪器
方解石晶体可以用来制造偏光棱镜的光学材料。在国防尖端工业上，用于制造电子计算机，莱塞光开关，大屏幕显示器，滤光程度高的天文望远镜，激光测距仪等光学元件。
其他
石灰岩粉，包括重质碳酸钙和轻质碳酸钙，是涂料、橡胶、造纸等方面的填料或添加剂。在造纸过程中，石灰岩粉也是脱硫剂。
主要产地
方解石产地非常广泛，世界产地众多，如中国、墨西哥、加拿大、英国、冰岛、意大利、俄罗斯、美国的纽约及蒙大拿州等地，几乎每个国家都或多或少地的产出。具有观赏价值的方解石，主要产出国有中国、美国、英国、德国、瑞士、墨西哥等。中国可供观赏的方解石遍布20多个省（区），主要产地如湖南石门和郴州市、湖北大冶、文山壮族苗族自治州、贵州省、江西省、阳山县、南丹县及大厂等。
鉴别
方解石可以根据其折射率、强双折射、密度、硬度及完整的菱形解理识别。沿{}聚片双晶方向，给以砸击，可沿此方向滑移或裂开，依此与其他矿物晶体相区别。它很像白云石，其区别方法为滴加盐酸，方解石遇盐酸容易立即强烈起泡，而白云石则发泡很慢，可依据方解石的一轴晶、低密度、低折射率、双折射现象及形解理与它的同质多象相区别。
灼热后的方解石碎块置于石蕊试纸上呈碱性反应和钙的橘黄色焰色反应，也是重要的识别特征。
参考资料
岩石展厅 | 最常见的天然碳酸钙——方解石.微信公众平台.2025-04-13
科普小课堂|方解石.微信公众平台.2025-04-13
方解石晶簇.中国地质大学逸夫博物馆 .2023-02-27
方解石.中国石油大学地球科学与技术学院.2023-02-27
方解石.国家岩矿化石标本资源共享平台.2023-06-23