stringtranslate.com

Силикатный минерал

Литий-алюмосиликатный минерал сподумен

Силикатные минералы – это породообразующие минералы , состоящие из силикатных групп. Они представляют собой самый крупный и важный класс минералов и составляют примерно 90 процентов земной коры . [1] [2] [3]

В минералогии кремнезем (диоксид кремния, SiO 2 ) обычно считают силикатным минералом, а не оксидным минералом . Кремнезем встречается в природе в виде минерала кварца и его полиморфных модификаций .

На Земле самые разнообразные силикатные минералы встречаются в еще более широком диапазоне комбинаций в результате процессов, которые формировали и перерабатывали земную кору на протяжении миллиардов лет. К этим процессам относятся частичное плавление , кристаллизация , фракционирование , метаморфизм , выветривание и диагенез .

Кизельгур, биогенная форма кремнезема, наблюдаемая под микроскопом. Размер области изображения составляет примерно 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 диатомей являются основным компонентом глубоководных отложений океана и диатомовой земли . [ нужна цитата ]

Общая структура

Силикатный минерал обычно представляет собой неорганическое соединение , состоящее из субъединиц формулы [SiO 2+ n ] 2 n - . Несмотря на то, что силикаты изображены так, описание силикатов как анионов является упрощением. Уравновешивающими заряды силикат-анионов являются катионы металлов М x + . Типичными катионами являются Mg 2+ , Fe 2+ и Na + . Связь Si-OM между силикатами и металлами представляет собой прочные полярно-ковалентные связи. Силикат-анионы ([SiO 2+ n ] 2 n - ) неизменно бесцветны, а при измельчении в мелкий порошок — белого цвета. Цвет силикатных минералов обусловлен металлическим компонентом, обычно железом.

В большинстве силикатных минералов кремний имеет тетраэдрическую форму и окружен четырьмя оксидами. Координационное число оксидов является переменным, за исключением случаев, когда оно соединяет два центра кремния, и в этом случае оксид имеет координационное число два.

Некоторые кремниевые центры могут быть заменены атомами других элементов, все еще связанными с четырьмя угловыми кислородными углами. Если замещенный атом обычно не является четырехвалентным, он обычно придает дополнительный заряд аниону, который затем требует дополнительных катионов . Например, в минерале ортоклазе [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 каждого четвертого атома 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]

Тектосиликаты могут иметь дополнительные катионы только в том случае, если часть кремния заменена атомом более низкой валентности, например алюминием. Замена Al на Si является обычным явлением.

Незосиликаты или ортосиликаты

Ортосиликатный анион SiO4−
4. Серый шарик представляет атом кремния, а красные шарики — атомы кислорода.
Образцы несосиликата в Музее геологии в Южной Дакоте.

Незосиликаты (от греческого νῆσος nēsos «остров»), или ортосиликаты, имеют ортосиликат -ион , присутствующий в виде изолированных (островных) тетраэдров [SiO 4 ] 4-, связанных только межузельными 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 греческого σωρός sōros «куча, холм») содержат изолированные пиросиликатные анионы Si.
2О6−
7, состоящий из двойных тетраэдров с общей кислородной вершиной - соотношение кремний: кислород 2:7. Классификация Никеля-Штрунца: 09.B. Примеры включают в себя:

Циклосиликаты

Образцы циклосиликата в Музее геологии, Южная Дакота.
Пеццоттаит
Баззит

Цикросиликаты (от греческого 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:

Некоторые примеры минералов:

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

Иносиликаты

Иносиликаты (от греческого ἴς — [родительный падеж: ἰνός inos ] «волокно»), или цепочечные силикаты, имеют переплетающиеся цепочки силикатных тетраэдров либо с соотношением SiO 3 , 1:3, для одиночных цепей, либо с соотношением Si 4 O 11 , 4:11. , для двойных цепей. Классификация Никеля-Штрунца - 09.D. Примеры включают:

Одноцепочечные иносиликаты

Иносиликаты с двойной цепью

Филлосиликаты

Филлосиликаты (от греческого φύλλον phýllon «лист»), или листовые силикаты, образуют параллельные листы силикатных тетраэдров с Si 2 O 5 или соотношением 2:5. Классификация Никеля-Штрунца: 09.E. Все слоистые силикатные минералы гидратированы , к ним присоединены либо вода , либо гидроксильные группы.

Каолинит

Примеры включают в себя:

Тектосиликаты

Семейство кремнезема (3D-сетка SiO 2 ), β- кварц
Семейство алюмосиликатов, 3D-модель синтетического цеолита ZSM-5.
Кварц
Лунный ферроанортозит ( плагиоклазовый полевой шпат), собранный астронавтами Аполлона-16 с Лунного нагорья возле кратера Декарта .

Тектосиликаты, или «каркасные силикаты», имеют трехмерный каркас из силикатных тетраэдров с SiO 2 в соотношении 1:2. В эту группу входит почти 75% земной коры . [6] Тектосиликаты, за исключением группы кварца, относятся к алюмосиликатам . Классификации Никеля-Штрунца: 09.F и 09.G, 04.DA (семейство кварц/кремнезем). Примеры включают в себя:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Минерал - Силикаты». britannica.com . Архивировано из оригинала 25 октября 2017 года . Проверено 8 мая 2018 г.
  2. ^ Дир, Вашингтон; Хауи, РА; Зуссман, Дж. (1992). Введение в породообразующие минералы (2-е изд.). Лондон: Лонгман. ISBN 0-582-30094-0.
  3. ^ Херлбат, Корнелиус С.; Кляйн, Корнелис (1985). Руководство по минералогии (20-е изд.). Уайли. ISBN 0-47180580-7.
  4. ^ Дир, Вашингтон; Хоуи, Р.А., и Зуссман, Дж. (1992). Введение в породообразующие минералы (2-е изд.). Лондон: ISBN Лонгмана 0-582-30094-0 
  5. ^ Херлбат, Корнелиус С.; Кляйн, Корнелис || 1985). Руководство по минералогии , Уайли (20-е изд.). ISBN 0-471-80580-7 
  6. ^ Дир, Вашингтон; Хауи, РА; Мудрый, WS; Зуссман, Дж. (2004). Породообразующие минералы. Том 4Б. Каркасные силикаты: минералы кремнезема. Фельдшпатоиды и цеолиты (2-е изд.). Лондон: Лондонское геологическое общество. п. 982 стр.

Внешние ссылки

В Викибуке «Историческая геология» есть страница на тему: Силикатные минералы.
В Wikimedia Commons есть средства массовой информации, связанные с силикатными минералами .