Введение
Арагонит – карбонатный минерал и одна из трех наиболее распространенных природных кристаллических форм карбоната кальция (CaCO3), две другие – кальцит и ватерит. Он формируется в результате биологических и физических процессов, включая осаждение в морской и пресноводной среде. Кристаллическая решетка арагонита отличается от кристаллической решетки кальцита, что приводит к различной кристаллической форме – орторомбической кристаллической системе с игольчатыми кристаллами. Многократное двойникование приводит к псевдогексагональным формам. Арагонит может быть столбчатым или волокнистым, иногда образует разветвленные геликтитные образования, называемые флос-ферри ("цветы железа") из-за их связи с рудами в железных рудниках Каринтии.
Aragonite is a carbonate mineral and one of the three most common naturally occurring crystal forms of calcium carbonate (|CaCO3), the others being calcite and vaterite. It is formed by biological and physical processes, including precipitation from marine and freshwater environments. The crystal lattice of aragonite differs from that of calcite, resulting in a different crystal shape, an orthorhombic crystal system with acicular crystal. Repeated twinning results in pseudo hexagonal forms. Aragonite may be columnar or fibrous, occasionally in branching helictitic forms called flos ferri ("flowers of iron") from their association with the ores at the Carinthian iron mines.
Возникновение
Типовое местонахождение арагонита — Молина-де-Арагон в провинции Гвадалахара, Кастилия-Ла-Манча, Испания, в честь которой он был назван в 1797 году. В этой местности арагонит встречается в виде циклических двойников внутри гипса и мергелей кеуперского яруса триасового периода. Этот тип месторождений арагонита широко распространен в Испании, а также встречается во Франции. В США арагонит в форме сталактитов и «пещерных цветов» (антодитов) известен из пещер Карлсбада и других пещер. В начале 1900-х годов в течение нескольких лет арагонит добывался в Арагоните, штат Юта (ныне заброшенный город). Обширные залежи оолитового арагонитового песка обнаружены на дне моря на Багамах. Арагонит является высокотемпературной полиморфной модификацией карбоната кальция. В связи с этим он встречается в метаморфических породах высокого давления, таких как породы, образующиеся в зонах субдукции. Арагонит естественным образом формируется почти во всех раковинах моллюсков, а также в виде известкового эндоскелета тепловодных и холодноводных кораллов (Scleractinia). У некоторых серпулид имеются трубки, состоящие из арагонита. Поскольку минерализация раковин моллюсков подвержена сильному биологическому контролю, некоторые кристаллические формы существенно отличаются от форм неорганического арагонита. У некоторых моллюсков вся раковина состоит из арагонита, у других арагонит формирует лишь отдельные части биминеральной раковины (арагонит плюс кальцит). Арагонит также естественным образом образуется в эндокарпе Celtis occidentalis. Скелет некоторых известковых губок состоит из арагонита. Арагонит также формируется в океане в виде неорганических осадков, называемых морскими цементами (в осадочных породах) или в виде свободных кристаллов (в толще воды). Неорганическое осаждение арагонита в пещерах может происходить в виде спелеотем. Арагонит часто встречается в серпентинитах, где богатые магнием пористые растворы, по-видимому, подавляют рост кальцита и способствуют осаждению арагонита. Арагонит метастабилен при низком давлении, близком к поверхности Земли, и поэтому обычно замещается кальцитом в ископаемых образцах. Арагонит возрастом старше карбона практически неизвестен. Арагонит можно синтезировать путем добавления раствора хлорида кальция к раствору карбоната натрия при температурах выше комнатной или в смесях воды и этанола при температуре окружающей среды.
Физические свойства
Арагонит – термодинамически нестабильная фаза карбоната кальция при любом давлении и при любой температуре. Тем не менее, арагонит часто образуется в околоповерхностных средах при комнатной температуре. Слабые силы Ван-дер-Ваальса внутри арагонита оказывают существенное влияние как на кристаллографические, так и на упругие свойства этого минерала. Разница в стабильности между арагонитом и кальцитом, определяемая по свободной энергии образования Гиббса, невелика, и размер зерен и примеси могут играть важную роль. Образование арагонита при температурах и давлениях, при которых кальцит должен быть стабильным полиморфом, может быть примером правила ступенчатого превращения Оствальда, когда менее стабильная фаза формируется первой. Присутствие ионов магния может подавлять образование кальцита, способствуя образованию арагонита. После образования арагонит, как правило, преобразуется в кальцит в течение 10⁷–10⁸ лет. Минерал ватерит, также известный как μ-CaCO₃, является еще одной фазой карбоната кальция, которая является метастабильной в условиях, типичных для поверхности Земли, и разлагается еще легче, чем арагонит.
Применение
В аквариумах арагонит считается незаменимым для воссоздания условий рифовых экосистем. Арагонит предоставляет материалы, необходимые для жизни многих морских организмов, а также поддерживает pH воды на уровне, близком к естественному, предотвращая растворение биогенного карбоната кальция. Арагонит успешно применяется для удаления загрязняющих веществ, таких как цинк, кобальт и свинец, из загрязненных сточных вод. Заявления о том, что магнитная обработка воды может снизить образование накипи путем преобразования кальцита в арагонит, вызывают скептицизм, но продолжают изучаться.