CALCITE

CALCITE (fr. e ingl. calcite; sp. caliza; ted. Calcit, Kalkspat)

Minerale noto sin dall'antichità, chiamato da Plinio lapis calcarius o calx, onde il nome. Dal punto di vista scientifico la calcite è la specie minerale più importante; ad essa son legate infatti la determinazione delle leggi cristallografiche (Romé de l'Isle, Haüy 1783), la scoperta della birifrazione (Erasmo Bartolini 1670), la teoria dei decrescimenti e della molecola integrante (Haüy 1784), la prima concezione della struttura periodica e discontinua della materia cristallina (Huygens 1690). È carbonato neutro di calcio (Ca CO₃) avente la composizione centesimale CO₂ = 44%, CaO = 56%.

Morfologia. - La calcite cristallizza nella classe scalenoedrica ditrigonale del sistema romboedrico. La costante del romboedro fondamentale (orientazione milleriana) è α = 101°5′. Lo sviluppo delle facce risente della presenza e della concentrazione di altri sali presenti nella soluzione in cui il minerale si è depositato, il che spiega il numero straordinario di forme (più di 500) e quindi la ricca serie di combinazioni e gli svariati tipi di abito cristallino, pur essendo relativamente poche le forme di alto grado di persistenza:

{2−1−1} {110} {111} {20−1} {11−1} {100} {3−1−1} {10−1} {30−2} {310} {55−4} {410} {510} {21−2} {40−3} {30−1} {9−4−4} {11•−5•−5} {91−7} {73−5} {33−2} {22−1}

Alcuni degli abiti più caratteristici sono riprodotti nelle figure: i (aciculare), 2 (romboedrico), 3 (prismatico), 4 (scalenoedrico). Interessante è la combinazione dei due scalenoedri diretti della fig. 5 perché simula un abito pseudocubico, avente l'aspetto di un tetracisesaedro deformato. Nella fig. 6 è riprodotta una delle più ricche combinazioni di forme. La calcite si rinviene anche in raggruppamenti regolari, il più delle volte costituiti da due individui talora con abito diverso, l'uno simmetrico dell'altro (geminato) rispetto a una faccia di {111} o, più comunemente, di {110}. I geminati secondo questa legge si producono anche artificialmente, approfittando dello scorrimento facile secondo le facce di {110}. Meno comuni i geminati secondo le facce di {100} che dànno i cosiddetti geminati a farfalln, e molto rari sono quelli secondo {111}.

La calcite si ritrova in natura più facilmente in masse di aggregati cristallini, a elementi con dimensioni molto variabili: calcite spatica, granulare, saccaroide, se ricorda lo zucchero di canna, e calcite compatta. Anche frequenti sono le concrezioni di fibre parallele o raggiate e zonato-concentriche (calcite fibrosa, calcite fibrosa-raggiata). La forma esterna di tutti i tipi di concrezione di calcite, a seconda del modo di formazione e della loro origine, è nodulare, stalattitica, stalagmitica, pisolitica, oolitica, coralloide. Questi aggregati di solito non si ritrovano in masse limitate, ma in giacimenti potentissimi, costituenti unità geologiche indipendenti, di particolare importanza litologica e stratigrafica. Esse vengono perciò trattate particolarmente come rocce semplici (v. calcare).

La struttura della calcite è stata determinata la prima volta dai Bragg. Il romboedro fondamentale, con i lati paralleli agli assi cristallografici, ha il lato a₀ = 6,41, Å e contiene un numero di atomi corrispondente a 4 CaCO₃. Gli atomi di calcio occupano i vertici e il centro delle facce della maglia romboedrica (fig. 7); gli atomi di carbonio si trovano invece sulla metà dei lati. Ciascuno di essi è poi il centro di equilibrio di tre atomi di ossigeno, a 120° tra loro e disposti in un piano normale all'asse trigiro (A₃).

Proprietà fisiche. - La calcite ha sfaldatura facilissima e molto perfetta secondo {100} e frattura concoide. Il grado di durezza è 3, variabile però con la direzione sulle facce di sfaldatura. Peso specifco da 2,713 a 2,723 se il minerale è puro. Splendore da vitreo a terroso. È completamente incolore o colorata in bianco, rosso, giallo, azzurro, violetto; di colore grigio o nero se contiene impurezze carboniose. Può essere trasparente o opaca. Otticamente uniassica e negativa, debole potere rinfrangente, ma con birifrazione tanto forte da consentire l'osservazione ad occhio nudo. I valori di ω (raggio ordinario) ed ε (straordinario) determinati da Schrauf per le diverse righe di Fraunhofer e per la temperatura di 20°, sono:

Composizione e proprietà chimiche. - La composizione chimica della calcite corrisponde abbastanza bene ai valori teorici solo per la varietà limpida e incolora detta spato d'Islanda (analisi). Nelle altre è quasi costante la sostituzione del calcio con percentuali diverse di ferro, manganese e zinco (an. 2 e 4) e, in limiti molto ristretti, magnesio, per le note relazioni di isomorfismo fra la calcite e i carbonati neutri (siderite, smithsonite, rodocrosite). Altri elementi che sostituiscono il calcio sono il cobalto, riscontrato da F. Millosevich nel minerale di Capo Calamita nell'Elba (an. 3), lo stronzio in quello di Girgenti da A. Genth e il piombo (an. 4) in calciti di parecchie località. Terre rare, in percentuali relativamente alte, furono trovate nel minerale di Joplin nel Missouri.

Il carbonato di calcio è polimorfo; esistono infatti, oltre alla calcite, altre due fasi cristalline, l'una rombica (aragonite) e l'altra anche biassica (vaterite), ma di cui non si conosce ancora il sistema di simmetria. Queste tre fasi cristalline e la fase amorfa costituiscono un sistema monotropo, dove la fase romboedrica è quella stabile. Il passaggio dall'una all'altra fase si suol rappresentare schematicamente.

A 970° la calcite subisce una trasformazione in altra fase cristallina con essa eteromorfa; a 1289° sotto una pressione di 100 atmosfere fonde senza decomporsi.

Qualora non sia possibile l'indagine ottica per distinguere la calcite dall'aragonite, soccorre abbastanza bene quella delle reazioni colorate: reazione di Meigen (v. aragonite) e reazione di Thugutt. Questa consiste nel far agire successivamente nitrato di argento e cromato di potassio: la calcite resta incolore e l'aragonite si colora in rosso.

La calcite, a preferenza di altri minerali, è il materiale di partenza per la formazione di altri composti, come si rileva dalle trasformazioni metamosatiche e dal grande numero di pseudomorfosi. Il primo di questi due tipi di trasformazione si riferisce alla genesi di minerali e di rocce particolarmente interessanti, come per es. le dolomiti e gli estesi giacimenti di siderite e di smithsonite e calamina. Il numero di pseudomorfosi di minerali di calcite è straordinariamente grande: rodocrosite, cerussite, malachite, gesso, fluorite, quarzo, zolfo, ecc.

La calcite è solubile negli acidi anche diluiti e freddi con forte effervescenza (sviluppo di CO₂); nell'acqua contenente acido carbonico si scioglie in quantità che dipendono, oltre che dalla concentrazione dell'acido, anche da quella degli altri sali presenti nella soluzione. A 900° si decompone in CaO e CO₂.

Genea, giacitura e località. - La calcite nella maggior parte dei casi è dovuta a sedimenti di natura chimica oppure organica. La presenza di impronte animali o vegetali è la prova più sicura dell'origine organica del minerale, ma la loro mancanza non consente di affermare il contrario, perché fenomeni posteriori di metamorfismo o di dissoluzione possono averne distrutto ogni traccia. Calcite primaria si può anche formare in seno a un magma povero di SiO₂ o nell'ultimo stadio delle azioni pneumatolitiche. Il minerale si trova perciò entro le rocce più varie, e in numero grandissimo di località. Le migliori cristallizzazioni si rinvengono nei giacimenti metalliferi, specie filonani; degne di essere particolarmente ricordate sono quelle dei filoni argentiferi di Sarrabus (Sardegna), Kongsberg (Norvegia), di Guanajuato (Messico), Andreasberg (Harz), ecc. Per la grandezza e la trasparenza vanno ricordati poi i cristalli di calcite del giacimento di rame nativo del Lago Superiore e quelli della miniera di Joplin nel Missouri, mentre per la perfezione dei cristalli e l'abbondanza dei geminati, quelli delle miniere inglesi del Cumberland, del Derbyshire e del Durham. La calcite in cristalli si rinviene inoltre in tutte le litoclasi delle rocce calcaree, e anche in individui ben formati e grandi, come quelli romboedrici della Porretta (Appennino bolognese). In Italia inoltre dei cristalli di calcite sono stati rinvenuti nel granito di Baveno, nei basalti del Vicentino, e in splendenti ciuffetti di cristalli aghiformi nelle leucititi del Lazio. Malgrado l'abbondanza dei giacimenti, i cristalli più puri e più limpidi restano sempre quelli trovati per la prima volta in un basalto di Islanda (Eskifjord), giacimento quasi del tutto esaurito, a cui fu dato appunto il nome di spato d'Islanda.

Le stalattiti e le stalagmiti (v.) sono concrezioni per sgocciolamento molto comuni nelle grotte di rocce calcaree. L'alabastro (v.) è una calcite fibrosa raggiata e zonato-concentrica, spesso gialla, zonata o tartarugata. Per le applicazioni, vedi le voci: alabastro; calcare; marmo; spato; travertino. (V. tavv. LXXVII e LXXVIII).