文 献 综 述

1.1 碳酸钙的物相

碳酸钙是自然界最普遍的矿物之一，也是最丰富的生物成因矿物，自然界中的碳酸钙有很多同质多像变体，包括不含结晶水的方解石、文石、球霰石，含有结晶水的一水合碳酸钙和六水合碳酸钙以及两种非晶相，即不稳定的无水非晶碳酸钙和暂时稳定的一水合非晶碳酸钙。在这些碳酸钙变体中，除了六水合碳酸钙到目前为止还未发现其生物成因来源外，其他变体均可以作为生物矿物的形式存在。

对于碳酸钙的三种无水变体，热力学相图显示，在环境条件下，方解石为碳酸钙的热力学稳定相；文石为高压稳定相，即热力学亚稳相；球霰石是热力学不稳定相。因此，文石和球霰石在一定条件下能够自发的转变为稳定的方解石相，而且这种转变在溶液条件是非常迅速的。方解石是三方晶系，常呈菱面体形，晶体结构如图1所示。在现代生物中，方解石主要存在于蓝细菌、轮藻、颗石藻、钙沟鞭藻、钟纤虫、四足动物的大多数蛋壳和内耳沉淀物、高等植物胞石、部分节肢动物、少量有孔虫中。文石属于交晶系，常见的形貌为针状或柱状晶体结构见图，文石在自然界中也广泛存在，许多软体动物贝壳、珍珠以及珊瑚等都是由文石构成。从它们的晶体结构示意图上可知，在它们的结晶学c方向上CO32-离子和Ca2 离子是呈层状交替排列的。

2.1晶体成核生长的基本理论

从长期的矿化相关的研究中可以发现，经典的矿化结晶过程包括个阶段：

成核、生长和聚集，与所有的物理化学过程相同，能量最小化是生物矿化结晶最