Породообразующие минералы с преобладанием силикат-анионов.
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]
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 .
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
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:
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:
Везувиан ( идокраз ) – Ca 10 (Mg,Fe) 2 Al 4 (SiO 4 ) 5 (Si 2 O 7 ) 2 (OH) 4
Циклосиликаты
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:
6 единиц [Si 6 O 18 ] , берилл (красный: Si, синий: O)
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:
Иносиликат с 5-периодической одноцепочечной цепью, родонит
Иносиликат с циклической разветвленной 8-периодической цепочкой, пеллиит
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.
Глауконит – (K,Na)(Al,Mg,Fe) 2 (Si,Al) 4 O 10 (OH) 2
Филосиликат, группа слюды, мусковит (красный: Si, синий: O)
Филосиликат, одиночная сетка тетраэдров с 4-членными кольцами, серия апофиллит- (KF)-апофиллит-(KOH)
Филосиликат, одиночные тетраэдрические сетки 6-членных колец, ряд пиросмалит-(Fe)-пиросмалит-(Mn)
Филосиликат, одиночные тетраэдрические сетки из 6-членных колец, цеофиллит.
Филосиликат, двойные сетки с 4- и 6-членными кольцами, карлетонит.
Тектосиликаты
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: