方解石的晶體結構被認為是變形的Na Cl型結構。Na Cl的立方晶胞沿立方對稱軸變平為交角為101.55’的鈍菱形體（圖11-2A），Na+和Cl-的位置分別被Ca2+和【CO3】2-取代，這就是方解石結構。在垂直於立方軸的方向上，【CO3】2-配位三角形分層排列，並且每個【CO3】2-層的取向與其相鄰層中的【CO3】2-三角形的取向相反。Ca2 ++的配位數是6。因為Na Cl具有{100}完全解理，所以它相當於方解石中的完全解理。解理對應的菱面體晶胞是面心晶格的大晶胞，不符合Blavy空間晶格的選擇原理。方解石的真正晶胞應該是尖菱形體。立方菱面體可以劃分為六角晶格，因此方解石的銳角菱面體晶胞可以劃分為具有雙體心的六角晶胞（圖11-2B）。
圖11-2a-方解石的結構；B單位細胞與菱形卵裂的關系
菱面體的解理為面心晶格，被六方晶格分割成原始菱面體。
（據陳武等編，1985）
文石結構中Ca2+和【CO3】2-的排列與方解石不同，如圖11-3所示，其中Ca2+近似為六方密堆積（方解石中Ca2+近似為立方密堆積）；每個Ca2+不是6個而是9個O2-接觸點，即Ca2+的配位數是9，每個O由3 Ca和1 C配位..因此，文石結構比方解石結構更緊密。
圖11-3文石的晶體結構
長虛線顯示9個O2-與細胞中心的Ca2+配位。
根據結構屬於方解石型還是文石型，該組礦物可相應分為方解石亞科和文石亞科。
㈠方解石亞科
該亞類礦物包括方解石Ca【CO3】】、菱鎂礦Mg【CO3】】、菱鐵礦Fe【CO3】】、菱錳礦Mn【CO3】】、菱鋅礦Zn【CO3】】等。礦物組分間的類質同象置換是常見的。
方解石-鈣
具有晶體參數的三方晶系；對稱3m。航天集團R3Ca0 = 0.499nm納米，c0 = 1.706納米；Z=6。
成分和結構含氧56.0%，二氧化碳244.0%。ca【CO3】】和Mn【CO3】】是完全同構系列；Ca【CO3】和Zn【CO3】】以及Ca【CO3】和Fe【CO3】】是不完全同構系列。由於Ca2 ++和Mg2 ++的半徑差太大，在低溫下的替代能力很小。當鈣和鎂同時存在時，形成復鹽白雲石鈣鎂【CO3】2。方解石的結構如上所述。
形態通常表現為良好的晶體形式（圖11-4、11-6）。例如六角柱、{0001}底面、等腰棱柱和復雜三棱柱。如果它是片狀或薄的，它被稱為熟石。負菱形多晶孿晶或具有雙晶面的接觸孿晶非常常見。前者多為滑移孿晶（見白雲石），以（0001）為雙晶面的方解石接觸孿晶也很常見（圖11-5A），而具有雙晶面的接觸孿晶很少見（圖11-5B）。集合體常呈簇狀、片狀、粒狀、塊狀、鐘乳石狀、結節狀等。
圖11-4方解石的晶型
a-厚板；b-復三角多面體；c柱
c{0001}、m{1010}、e{0112}、v{2131}、r { 101 }
（根據貝裏等人，1983，修改）
圖11-5方解石孿晶
以（0001）為雙晶面的α-方解石定律孿晶；B—以（2021）為雙晶面接觸孿生v{2131}。
（根據貝裏等人，1983，修改）
圖11-6方解石晶體
A—菱面體的方解石和紫水晶；復雜三角多面體的方解石和螢石
（根據克萊因等人，2007年）
物理性質壹般為白色，包括各種不同顏色的混合物質，如灰色、黃色、淺紅色、綠色、藍色等；玻璃光澤。硬度3；卵裂是平行且完整的。密度為2.715g/cm3。加入冷的稀鹽酸劇烈發泡。純凈、無色、透明的方解石稱為冰洲石。
鑒定特征性菱形完美解理，硬度3，帶有冷稀HCl的劇烈氣泡。
方解石的成因和賦存狀態是在許多地質作用中形成的。①沈積作用:海水中的Ca【CO3】】過飽和後，形成沈積灰巖。（2）風化:石灰巖溶解形成碳酸氫鹽溶液。當壓力降低或蒸發時，釋放出大量CO2，Ca【CO3】】沈澱形成方解石。它們經常分布在石灰巖洞穴或裂縫中。桂林是中國最好的石灰巖洞，其中的鐘乳石和石筍形成了宏偉壯觀的景色，聞名世界。（3）生物作用:生物吸收Ca【CO3】】後形成的結殼堆積在海底形成礁灰巖。④巖漿作用:來自上地幔或由堿性巖漿分異而來的碳酸鹽巖漿侵入地殼並冷凝結晶。⑤熱液作用:中低溫熱液礦脈中常發現方解石。⑥當泉水中溶解的重質碳酸鈣到達地表時，由於壓力降低，CO2被釋放出來，鈣華在泉水出口處沈澱。
主要用途石灰石和大理石主要由方解石組成，是化工、水泥等行業的原料。它在冶金工業中用作熔劑，在建築工業中用作水泥和石灰，大理石也可用作建築裝飾材料。方解石可以通過機械加工制成重質碳酸鈣（用雷蒙磨或其他高壓磨直接粉碎天然方解石）。它是壹種優良的填料和性能改進劑，廣泛用於塑料、橡膠、造紙、塗料、電纜、油漆、飼料、醫藥、玻璃、陶瓷等領域。例如，在電纜護套中加入重質碳酸鈣可使電纜的絕緣強度提高5 ~ 10倍；如果汽車底盤塗料是由粒度在10000目以上的碳酸鈣超細粉末制成的，它可以使汽車底盤具有比鋼板更強的抗侵蝕能力。目前，重質碳酸鈣已成為大多數工業制造的原料，包括大多數輕工業和重工業的生產制造部門。
冰洲石是壹種用於制造偏振棱鏡的光學材料，因為它具有雙折射性。
菱鎂礦-鎂
具有晶體參數的三方晶系；對稱型。空間群；答.= 0.464納米，c0 = 1.502納米；Z=6。
成分和結構:氧化鎂47.81%，鈷252.19%。mg【CO3】】和Fe【CO3】】是完全同構的系列。它通常含有少量的鈣和錳。其晶體結構為方解石型。
形態通常為粒狀集合體。它是壹種風化外殼中的瓷質塊。
物理性質為白色，含鐵的為黃色或棕色；玻璃光澤。硬度為3.5 ~ 4.5；卵裂平行且完整；瓷塊有貝殼狀斷口，密度為2.98 ~ 3.48 g/cm3。隨著Fe2+含量的增加而增加。
鑒定特征是其白色粒狀集合體和菱形解理。與方解石的區別是硬度略高於方解石；冷的稀HCl不起泡，加熱後會劇烈起泡。
菱鎂礦的成因和賦存狀態熱液成因菱鎂礦是由碳酸鹽沈積巖經含鎂熱液交代作用形成的。富鎂超基性巖在碳酸熱液作用下也可形成菱鎂礦。在風化作用下，蛇紋石受表面碳酸水溶液的影響，往往在風化殼底部形成菱鎂礦細脈，或像礦脈壹樣充填裂隙。中國遼寧大石橋是世界上最著名的菱鎂礦產地之壹。
主要用於制造耐火材料和提取金屬鎂。
菱鐵礦-菱鐵礦中的Fe【CO3】
具有晶體參數的三方晶系；對稱型。空間群；a0 = 0.469nm納米，c0 = 1.537納米；Z=6。
組成和結構FeO 62.01%，CO237.99%。mg【CO3】】和Fe【CO3】】是完全同構的系列。Ca2 ++和Fe2 ++的半徑相差很大，因此替代性有限。其結構為方解石型。
形態為菱面體，晶面常彎曲。骨料為粗粒至細粒，有些呈結節狀、葡萄狀和土狀。
物理性質為灰黃色至淺棕色，部分因氧化而呈深棕色；玻璃光澤。硬度為3.5 ~ 4.5。卵裂是平行的{1011}完成的。密度為3.96克/立方厘米。燃燒後的殘留物具有磁性。
在冷的稀HCl中緩慢起泡的特征性菱形完全解理的鑒定。與該亞科其他礦物的區別在於燃燒後的殘留物具有磁性。
金屬礦脈中發現有成因和產狀熱液成因的菱鐵礦；外源菱鐵礦存在於頁巖、粘土或煤層中，大規模菱鐵礦可作為鐵礦石開采。所謂泥鐵礦就是因此而產生的，它是在缺氧環境中通過生物作用或化學沈積而形成的，其形狀往往是具有放射狀結構的致密塊狀或結核狀。在氧化條件下，很容易轉化為針鐵礦和鋰雲母。
主要用於提煉鐵的礦物原料。
菱錳礦錳【Co3】
具有晶體參數的三方晶系；對稱型。空間群；a0 = 0.478nm納米，c0 = 1.567納米；Z=6。
組成和結構MnO 61.71%，CO 238.29%。分別與菱鐵礦和方解石形成完整的類質同象系列。該結構屬於方解石型。
形狀為菱形，但很少見，通常為顆粒狀、腎形、塊狀或柱狀集合體。
物理性質呈紅色，隨著鈣含量的增加，顏色變淺，氧化後呈棕黑色；玻璃光澤。硬度為3.5 ~ 4.5。卵裂是平行且完整的。密度約為3.70克/立方厘米，隨鐵和鈣的含量而變化。
鑒定特征:菱形完美解理，低硬度，在冷稀HCl中起泡，氧化錳在其風化表面或裂縫上經常變黑，這使其與玫瑰紅礦物（如紅柱石和玫瑰應時）相區別。與其他類似碳酸鹽礦物的區別在於其顏色。
菱錳礦的成因和賦存狀態有熱液成因和沈積成因。前者發現於銅、鉛和鋅硫化物的熱液礦脈中，並與方解石、菱鐵礦、螢石和應時共生。或見於交代礦床中，與菱鎂礦、錳鋁榴石等伴生。沈積生成的菱錳礦廣泛分布於海相沈積錳礦床中。
主要用於提取錳礦原料。
菱鋅礦-鋅【CO3】
具有晶體參數的三方晶系；對稱3m。航天集團R3ca0 = 0.465nm納米，c0 = 1.503納米；Z=6。
成分和結構ZnO 64.90%，CO235.10%。通常含有Fe2++。此外，它還含有少量的鈷、錳、鎂、銅、鉛和鎘。該結構屬於方解石型。
形狀通常為鐘狀、土狀和貝殼狀集合體。
物理性質灰白色微帶淺綠色或淺棕色；玻璃光澤，解理面有時呈珍珠光澤。硬度為4 ~ 4.5。解理是平行的，但不像前面的礦物那樣完全。密度為4.43克/立方厘米。
鑒別特征以其形狀、產狀及其粉末與冷稀鹽酸的發泡為特征。與該亞科其他礦物的區別在於其高密度和菱形不完全解理。
其成因和產狀主要見於原生鉛鋅礦的氧化帶，由碳酸鹽圍巖或原生礦石中的閃鋅礦和方解石氧化分解產生的硫酸鋅形成。
②文石亞科
該亞組中包含的礦物有文石Ca【CO3】】、碳酸鍶Sr【CO3】】、方鉛礦Pb【CO3】】和碳酸鋇Ba【CO3】】。礦物成分之間的類質同象替代有限或不完全。
文石文石-鈣【CO3】
具有晶體參數的正交晶系；對稱的嗯。航天集團Pmcna0 = 0.495nm納米，b0 = 0.796nm納米，c0 = 0.573nm納米；Z=4。
成分和結構與方解石相同，少量鍶和鉛取代鈣。參見前面對結構的描述。
形態和晶形均為柱狀（圖11-7A）或尖錐形；以（110）為雙晶面的文石接觸孿晶（圖11-7B）和穿透三聯體（圖11-7C）常見，三聯體常為假六邊形柱體（圖165438）。集合體常呈柱狀、針狀、纖維狀或結晶簇狀，有的呈鐘乳石狀、豆狀和鮞狀。
圖11-7文石的晶型和三聯晶
a-柱狀晶體形式；B-聚片三晶；C—準六方柱狀穿透三晶
c{001}，b{010}，m{110}，k{011}，λ{091}
（A和B:根據Berry等人，1983，修改）
圖11-8文石三重晶體
物理性質為無色或白色；玻璃光澤，斷口油脂光澤。硬度為3.5 ~ 4；卵裂平行度{010}不完整；貝殼狀骨折。密度為2.94克/立方厘米。遇冷的稀HCl會產生嚴重的泡沫。
文石的鑒定特征文石在冷的稀HCl中劇烈起泡，與方解石相似。但它的分裂和密度是不同的。
成因和產狀在自然界中，文石遠遠少於方解石。根據圖11-9，文石在高壓下是穩定的。它的密度比方解石高8%左右。在藍閃石片巖（高壓形成）中，文石通常與硬玉、紅柱石和應時共生。文石主要由外生作用形成。通常在許多動物的殼或骨中發現（如頭足類和雙殼類動物的殼）。珍珠的主要成分是文石。文石可以直接在海水中形成。它還出現在金屬礦床的氧化帶中。內生文石是熱液作用最後階段的低溫產物，存在於玄武巖和安山巖的孔隙或裂隙中，溫泉沈積物中也有文石產生。
圖11-9方解石和文石相圖
（通過實驗獲得的大致穩定的區間）
（根據科內利斯·克萊因和芭芭拉·杜特羅2007年的研究）
貝殼珍珠層中文石的擇優取向生長
多晶是許多單晶的集合，即同質結晶礦物的集合。多晶體中的每個單晶都是各向異性的。然而，如果構成多晶體的單晶的空間排列完全不規則，僅在統計上是均勻的，即在不同方向上的取向概率相同，則這種多晶體的機械、電學、光學、耐腐蝕、磁性甚至核物理性質在不同方向上都會表現出相同的現象，並且它具有各向同性性質。但是，如果多晶體在其形成過程中受到外力、熱、電、磁、生物效應等不同條件的影響，或者在其形成後受到不同加工工藝的影響，多晶體中的晶粒在壹個或幾個特定方向上不同程度地排列和聚集，這種某些方向上的取向概率增加的現象稱為擇優取向；優先增長）。在宏觀層面上，其性質表現為各向異性。
貝殼珍珠層中文石晶體的生長具有擇優取向。通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察，證實珍珠質由文石晶體和有機基質交替組成，呈現出規則有序的“磚墻”結構。表明文石沿珍珠質面定向分布，其晶體學C軸垂直於珍珠質面（相當於（001）面凈平行於珍珠質面）。其形成機制壹直為人們所關註。模板理論認為珍珠層由文石和少量有機質組成（總量僅為1 ~ 5WB/%），薄有機質填充在文石礦物之間，控制著珍珠層的形成。珍珠層中所有文石片晶的C軸都垂直於珍珠層平面。
珍珠層是由文石和微量有機物生物自組裝形成的壹種優良的天然納米無機-有機復合材料。它的抗斷裂能力比無機成因的文石高3000倍以上。如此優異的力學性能與珍珠層中有機質和文石的擇優取向有關。在珍珠層變形斷裂過程中，有機基體與相鄰的文石層相互粘附，降低了裂紋尖端的應力場強度因子，增加了裂紋擴展阻力，從而提高了材料的韌性。
鉛錫礦
具有晶體參數的正交晶系；對稱的嗯。航天集團PmcnA0 = 0.515納米，b0 = 0.847nm納米，c0 = 0.611納米；Z=4。
組成和結構鉛氧83.53%，鈷216.47%。有時它含有鈣、鍶和鋅。結構屬於文石型。
形態晶體形式常為柱狀、板柱狀和假六角雙錐（圖11-10A，b）。雙晶或三晶通常以（110）作為雙晶面形成（圖11-10C）。聚集體常呈顆粒狀、塊狀、鐘狀等。
物理性質為白色或灰白色；鉆石光澤。硬度為3-3.5；卵裂平行度{110}和{021}不完整；貝殼狀骨折。密度為6.55克/立方厘米。
鑒定特征為鉆石光澤、密度高、產狀。
成因和產狀是鉛鋅礦床氧化帶中的次生礦物。它是由方鉛礦氧化成鉛明礬Pb【SO4】，然後在碳酸水溶液的作用下形成的。
方鉛礦的晶形和三重晶體。
A—假六方雙錐形晶體形式；b板柱狀晶形態；穿透碳的三重晶體
c{001}、b{010}、m{110}、i{021}、p{111}、r{130}
（根據貝裏等人，1983，修改）
主要目的是提取鉛作為礦物原料。