Силикатный минерал
Породообразующие минералы с преобладанием силикатных анионов

Литий-алюмосиликатный минерал сподумен

Силикатные минералы — это породообразующие минералы, состоящие из силикатных групп. Они являются крупнейшим и наиболее важным классом минералов и составляют примерно 90 процентов земной коры . [1] [2] [3]

В минералогии кремний (диоксид кремния, SiO 2 ) обычно считается силикатным минералом, а не оксидным минералом . Кремний встречается в природе в виде минерала кварца и его полиморфов .

На Земле широкое разнообразие силикатных минералов встречается в еще более широком диапазоне комбинаций в результате процессов, которые формировали и перерабатывали кору в течение миллиардов лет. Эти процессы включают частичное плавление , кристаллизацию , фракционирование , метаморфизм , выветривание и диагенез .

Диатомовая земля, биогенная форма кремния, наблюдаемая под микроскопом. Размеры изображенной области составляют приблизительно 1,13 на 0,69 мм.

Живые организмы также вносят свой вклад в этот геологический цикл . Например, тип планктона, известный как диатомовые водоросли, строит свои экзоскелеты («панцири») из кремнезема, извлеченного из морской воды . Панцири мертвых диатомовых водорослей являются основным компонентом глубоководных отложений океана и диатомовой земли . [ требуется ссылка ]

Общая структура

Силикатный минерал, как правило, представляет собой неорганическое соединение , состоящее из субъединиц с формулой [SiO 2+ n ] 2 n − . Хотя силикаты и изображены именно так, описание силикатов как анионов является упрощением. Уравновешиванием зарядов силикатных анионов являются катионы металлов, M x + . Типичными катионами являются Mg 2+ , Fe 2+ , и Na + . Связь Si-OM между силикатами и металлами представляет собой прочные полярно-ковалентные связи. Силикатные анионы ([SiO 2+ n ] 2 n − ) неизменно бесцветны или при измельчении до состояния тонкого порошка становятся белыми. Цвета силикатных минералов обусловлены металлическим компонентом, обычно железом.

В большинстве силикатных минералов кремний тетраэдрический, окруженный четырьмя оксидами. Координационное число оксидов является переменным, за исключением случаев, когда он соединяет два кремниевых центра, в этом случае оксид имеет координационное число два.

Некоторые кремниевые центры могут быть заменены атомами других элементов, все еще связанных с четырьмя углами кислорода. Если замещенный атом обычно не четырехвалентен, он обычно вносит дополнительный заряд в анион, который затем требует дополнительных катионов . Например, в минерале ортоклаз [KAlSi
3О
8]
н, анион представляет собой трехмерную сеть тетраэдров, в которой все кислородные углы являются общими. Если бы все тетраэдры имели кремниевые центры, анион был бы просто нейтральным кремнеземом [SiO
2]
н. Замена одного из каждых четырех атомов кремния атомом алюминия приводит к образованию аниона [AlSi
3О−
8]
н, заряд которого нейтрализуется катионами калия K+
.

Основные группы

В минералогии силикатные минералы подразделяются на семь основных групп в зависимости от структуры их силикатного аниона: [4] [5]

Основная группаСтруктураХимическая формулаПример
Несосиликатыизолированные кремниевые тетраэдры[ SiO4 ] 4−оливин , гранат , циркон ...
Соросиликатыдвойные тетраэдры[ Si2O7 ] 6−​​эпидот , группа мелилита
Циклосиликатыкольца[Si n O 3 n ] 2 n −группа берилла , группа турмалина
Иносиликатыодинарная цепь[Si n O 3 n ] 2 n −группа пироксенов
Иносиликатыдвойная цепь[ Si4nO11n ] 6n−​​​​​​группа амфиболов
Филлосиликатылисты[ Si2nO5n ] 2n−​​​​​​слюды и глины
Тектосиликаты3D-каркас[Al x Si y O (2 x +2 y ) ] x -кварц , полевые шпаты , цеолиты

Тектосиликаты могут иметь дополнительные катионы только в том случае, если часть кремния заменяется атомом с более низкой валентностью, таким как алюминий. Замена Si на Al является обычным явлением.

Несосиликаты или ортосиликаты

Ортосиликатный анион SiO4−
4. Серый шар представляет собой атом кремния, а красные шары — атомы кислорода.
Образцы несосиликатных пород в Музее геологии в Южной Дакоте

Несосиликаты (от греч. νῆσος nēsos 'остров'), или ортосиликаты, имеют ортосиликатный ион , присутствующий в виде изолированных (островных) тетраэдров [SiO 4 ] 4− , соединенных только интерстициальными катионами . Классификация Никеля-Штрунца - 09.A - примеры включают:

Кристаллы кианита (масштаб неизвестен)

Соросиликаты

Пиросиликатный анион Si
2О6−
7
Экспонат соросиликата в Музее геологии в Южной Дакоте

Соросиликаты (от греч. σωρός sōros «куча, холмик») имеют изолированные пиросиликатные анионы Si
2О6−
7, состоящий из двойных тетраэдров с общей кислородной вершиной — соотношение кремния и кислорода 2:7. Классификация Никеля-Штрунца — 09.B. Примеры включают:

Циклосиликаты

Образцы циклосиликатов в Музее геологии, Южная Дакота
Пеццоттаит
Баззит

Циклосиликаты (от греч. κύκλος kýklos 'круг'), или кольцевые силикаты, имеют три или более тетраэдров, связанных в кольцо. Общая формула - (Si x O 3 x ) 2 x − , где один или несколько атомов кремния могут быть заменены другими 4-координированными атомами. Соотношение кремний: кислород составляет 1:3. Двойные кольца имеют формулу (Si 2 x O 5 x ) 2 x − или соотношение 2:5. Классификация Никеля-Штрунца - 09.C. Возможные размеры колец включают:

Вот некоторые примеры минералов:

Кольцо в аксините содержит два тетраэдра B и четыре тетраэдра Si и сильно искажено по сравнению с другими 6-членными циклосиликатами.

Иносиликаты

Иносиликаты (от греч. ἴς is [родительный падеж: ἰνός inos ] «волокно»), или цепочечные силикаты, имеют взаимосвязанные цепи силикатных тетраэдров с SiO 3 , соотношением 1:3, для одинарных цепей или Si 4 O 11 , соотношением 4:11, для двойных цепей. Классификация Никеля-Штрунца — 09.D — примеры включают:

Одноцепочечные иносиликаты

Двухцепочечные иносиликаты

  • Иносиликат, семейство пироксенов, с 2-периодической одинарной цепью (Si2O6), диопсид
    Иносиликат, семейство пироксенов, с 2-периодической одинарной цепью (Si 2 O 6 ) , диопсид
  • Иносиликат, клиноамфибол, с 2-периодическими двойными цепями (Si4O11), тремолит
    Иносиликат, клиноамфибол, с 2-периодическими двойными цепями (Si 4 O 11 ) , тремолит
  • Иносиликатная, неразветвленная 3-периодическая одиночная цепь волластонита
    Иносиликатная, неразветвленная 3-периодическая одиночная цепь волластонита
  • Иносиликат с 5-периодической одинарной цепью, родонит
    Иносиликат с 5-периодической одинарной цепью, родонит
  • Иносиликат с циклической разветвленной 8-периодической цепью, пеллиит
    Иносиликат с циклической разветвленной 8-периодической цепью, пеллиит

Филлосиликаты

Филлосиликаты (от греч. φύλλον phýllon 'лист') или слоистые силикаты образуют параллельные слои силикатных тетраэдров с Si 2 O 5 или соотношением 2:5. Классификация Никеля-Штрунца — 09.E. Все филлосиликатные минералы гидратированы , с присоединенными либо водой , либо гидроксильными группами.

Каолинит

Вот несколько примеров:

  • Филлосиликат, группа слюды, мусковит (красный: Si, синий: O)
    Филлосиликат, группа слюды, мусковит (красный: Si, синий: O)
  • Филлосиликат, одинарная сетка тетраэдров с 4-членными кольцами, ряд апофиллит-(KF)-апофиллит-(KOH)
    Филлосиликат, одинарная сетка тетраэдров с 4-членными кольцами, ряд апофиллит- (KF)-апофиллит-(KOH)
  • Филлосиликат, одиночные тетраэдрические сетки из 6-членных колец, ряд пиросмалита-(Fe)-пиросмалита-(Mn)
    Филлосиликат, одиночные тетраэдрические сетки из 6-членных колец, ряд пиросмалита-(Fe)-пиросмалита-(Mn)
  • Филлосиликат, одиночные тетраэдрические сетки из 6-членных колец, цеофиллит
    Филлосиликат, одиночные тетраэдрические сетки из 6-членных колец, цеофиллит
  • Филлосиликат, двойные сетки с 4- и 6-членными кольцами, карлетонит
    Филлосиликат, двойные сетки с 4- и 6-членными кольцами, карлетонит

Тектосиликаты

Семейство кремнезема (SiO 2 3D-сетка), β- кварц
Семейство алюмосиликатов, 3D модель синтетического цеолита ZSM-5
Кварц
Лунный ферроанортозит ( плагиоклазовый полевой шпат) , собранный астронавтами Аполлона-16 на Лунных возвышенностях около кратера Декарт

Тектосиликаты, или «каркасные силикаты», имеют трехмерный каркас из силикатных тетраэдров с SiO 2 в соотношении 1:2. Эта группа составляет почти 75% земной коры . [6] Тектосиликаты, за исключением группы кварца, являются алюмосиликатами . Классификации Никеля-Штрунца — 09.F и 09.G, 04.DA (семейство кварца/кремнезема). Вот некоторые примеры :

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Минерал - Силикаты". britannica.com . Архивировано из оригинала 25 октября 2017 г. Получено 8 мая 2018 г.
  2. ^ Deer, WA; Howie, RA; Zussman, J. (1992). Введение в породообразующие минералы (2-е изд.). Лондон: Longman. ISBN 0-582-30094-0.
  3. ^ Херлбат, Корнелиус С.; Кляйн, Корнелис (1985). Руководство по минералогии (20-е изд.). Wiley. ISBN 0-47180580-7.
  4. ^ Deer, WA; Howie, RA, & Zussman, J. (1992). Введение в породообразующие минералы (2-е изд.). Лондон: Longman ISBN 0-582-30094-0 
  5. ^ Hurlbut, Cornelius S.; Klein, Cornelis ||1985). Manual of Mineralogy , Wiley, (20-е издание). ISBN 0-471-80580-7 
  6. ^ Deer, WA; Howie, RA; Wise, WS; Zussman, J. (2004). Породообразующие минералы. Том 4B. Каркасные силикаты: кремниевые минералы. Фельдшпатоиды и цеолиты (2-е изд.). Лондон: Геологическое общество Лондона. стр. 982 с.
В Wikibook Historical Geology есть страница по теме: Силикатные минералы
На Викискладе есть медиафайлы по теме Силикатные минералы .
  • Mindat.org, классификация Dana
  • Webmineral: Новая классификация силикатов Dana
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Silicate_mineral&oldid=1234898505#Phyllosililicates"