Constituenti
mineralogici
Cele mai frecvente minerale carbonatice ale rocilor
sedimentare sunt de departe calcitul, dolomitul si aragonitul. Aceste
minerale pot rezulta prin precipitare chimica/biochimica din
solutii apoase sau pot rezulta prin procesele de biosecretie
(precipitare biogena).
Structura de
baza a carbonatilor este data de gruparea CO3,
constituita din din trei atomi de oxigen dispusi in colturile
imaginare ale unui triunghi echilateral in centrul caruia se afla un
atom de carbon. Legaturile intre atomii de oxigen si de carbon sunt
foarte puternice si apropiate ca distanta generand o unitate
structurala compacta. Deasemenea legatura intre elementele
metalice si gruparea CO3 este puternica. In structura
carbonatilor pot intra diverse elemete metalice divalente cu raze ionice
apropiate: Ca, Cd, Mn, Fe, Co, Zn, Mg si Ni intre care pot exista
solutii solide cu miscibilitate completa sau limitata
functie de diferentele intre razele ionice ale metalelor care se
substituie reciproc. Astfel se cunosc cinci carbonati dublii din care doar
doi se intalnesc frecvent in natura: dolomitul si ankeritul.
Calcit
Calcitul (CaCO3), cel mai comun mineral
carbonatic are o structura cristalina romboedrica in care
alterneaza nivelel cu atomi de Ca cu cei care contin gruparile
CO3. Atomii de Ca se afla in coordinatie cu sase
atomi de O din diferite grupari CO3 formand astfel un octaedru
usor deformat. Fiecare atom de oxigen din gruparea CO3 este
legat de un atom de carbon si doi atomi de calciu din doua nivele
cationice adiacente. Gruparile CO3 din nivelele adiacente sunt
orientate antiparalel (in oglinda).
Dolomit
Dolomitul CaMg(CO3)2
poate fi considerat ca termen intermediar al unei solutii solide avand ca
termeni extremi CaCO3 si MgCO3. Structura
dolomitului poate fi privita simplu ca o substitutie a jumatate
din atomii de Ca de catre Mg in structura de baza a calcitului.
Substitutia are loc in nivele alterne, si bineinteles ca
introduce modificari in simetria cristalina si in intensitatea
legaturilor. Diferenta de lungime dintre legaturile Ca-O si
respectiv Mg-O determina deplasarea atomilor de oxigen (aflati in
coordinatie 3) catre atomii de Mg.. Aceasta deplasare are loc
uniform in toate gruparile CO3, astfel incat intreaga
retea cristalina a dolomitului va fi usor rotita
fata de cea a calcitului. Legat de aceasta deformare, si
octaedrul CaO6 va fi diferit: in dolomit acesta este mai redus ca
volum si mai putin deformat. La fel si octaedrul MgO6
este mai mic si mai putin deformat decat cel din magnezit = termenul
extrem al seriei CaCO3-MgCO3.
Calcit magnezian
Structura calcitului magnezian (calcit cu >4 moli %
MgCO3 in compozitie nestoichiometrica) este apropiata
de cea a dolomitului cu deosebirea ca substitutia Ca prin Mg este
neregulata si la un raport mult inferior. Octaedrele CaO6
si MgO6 sunt mult deformate si genereaza la randul
lor deformari si asimetrii in intreaga retea cristalina.
Din aceasta cauza are loc si comportamentul metastabil al
calcitului magnezian.
Aragonit
Aragonitul, CaCO3 are o structura cristalina ortorombica
in care alterneaza nivelele gruparile CO3 cu nivelele cu
atomi de Ca, insa atomii de Ca sunt asezati intr-o
distributie pseudohexagonala paralela la planul (001). Un atom
de Ca este inconjurat de noua atomi de oxigen din grupari CO3
adiacente. Poliedrele CaO9 dau caracteristica ortorombica a
acestor cristale.
