Силикатный минерал
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 SiO2 оксидным ) обычно считают силикатным минералом, а не 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 .
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 океана глубоководных отложений и диатомовой земли . [ нужна ссылка ]
Общая структура
[ редактировать ]Силикатный минерал обычно представляет собой неорганическое соединение, состоящее из субъединиц формулы [SiO 2+ n ] 2 н - . Несмотря на то, что силикаты изображены так, описание силикатов как анионов является упрощением. Уравновешивающими заряды силикат-анионов являются катионы металлов, М х + . Типичными катионами являются Mg. 2+ , Фе 2+ и На + . Связь Si-OM между силикатами и металлами представляет собой прочные полярно-ковалентные связи. Силикат-анионы ([SiO 2+ n ] 2 н - ) 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
33О
8 ]
n , 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
33О −
8 ]
n , заряд которого нейтрализуется калия катионами K +
.
Основные группы
[ редактировать ]В минералогии силикатные минералы подразделяются на семь основных групп в зависимости от структуры их силикатного аниона: [4] [5]
| Основная группа | Структура | Химическая формула | Пример |
|---|---|---|---|
| Несосиликаты | изолированные кремниевые тетраэдры | [SiO 4 ] 4− | оливин , гранат , циркон ... |
| Соросиликаты | двойные тетраэдры | [Си 2 О 7 ] 6− | эпидот , мелилита группа |
| Циклосиликаты | кольца | [Сы н О 3 н ] 2 н - | группа берилла , турмалина группа |
| Иносиликаты | одиночная цепь | [Сы н О 3 н ] 2 н - | пироксеновая группа |
| Иносиликаты | двойная цепь | [Си 4 н О 11 н ] 6 н - | амфиболов группа |
| Филлосиликаты | листы | [Си 2 н О 5 н ] 2 н - | слюды и глины |
| Тектосиликаты | 3D-фреймворк | [Al x Si y O (2 x +2 y ) ] х - | кварц , полевые шпаты , цеолиты |
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
[ редактировать ]
4 . Серый шарик представляет атом кремния, а красные шарики — атомы кислорода.
Незосиликаты (от греческого νῆσος nēsos «остров»), или ортосиликаты, имеют ортосиликат-ион , присутствующий в изолированном (островном) виде. [SiO 4 ] 4− тетраэдры, связанные только межузельными катионами . Классификация Никеля-Штрунца - 09.A. Примеры включают:
- Группа Фенакита
- Оливиновая группа
- Гранатовая группа
- Пироп – Mg 3 Al 2 (SiO 4 ) 3
- Альмандин – Fe 3 Al 2 (SiO 4 ) 3
- Спессартин – Mn 3 Al 2 (SiO 4 ) 3
- Гроссуляр – Ca3Al2 Al2 ( SiO4 ) 3
- Андрадит – Са 3 Fe 2 (SiO 4 ) 3
- Uvarovite – Ca3Cr2 Cr2 ( SiO4 ) 3
- Гидрогроссуляр – Ca
3 Ал
2 Си
22О
8 (SiO
4 )
3- м (ОН)
4 m
- Группа Циркон
- Al 2 SiO 5 Группа
- Андалузит – Al2SiOAl2SiO5
- Кианит – Al2SiOAl2SiO5
- Силлиманит – Al2SiOAl2SiO5
- Дюмортьерит – Ал
6,5–7 БО
3 (SiO
4 )
3 (О, ОН)
3 - Топаз – Al 2 SiO 4 (F,OH) 2
- Ставролит – Fe 2 Al 9 (SiO 4 ) 4 (O,OH) 2
- Группа хумитов – (Mg,Fe) 7 (SiO 4 ) 3 (F,OH) 2
- Норбергит – Mg 3 (SiO 4 )(F,OH) 2
- Хондродит – Mg 5 (SiO 4 ) 2 (F,OH) 2
- Влажный - Mg 7 (SiO 4 ) 3 (F,OH) 2
- Клиногумит – Mg 9 (SiO 4 ) 4 (F,OH) 2
- Датолит – CaBSiO 4 (ОН)
- Титанит – КаТиСиО 5
- Хлоритоид – (Fe,Mg,Mn) 2 Al 4 Si 2 O 10 (OH) 4
- Муллит (он же фарфор) – Al6Si2OAl6Si2O13
Соросиликаты
[ редактировать ]
22О 6−
7
Соросиликаты (от греческого σωρός sōros «куча, холм») содержат изолированные пиросиликатные анионы Si .
22О 6−
7 , состоящий из двойных тетраэдров с общей кислородной вершиной — соотношение кремний:кислород 2:7. Классификация Никеля-Штрунца: 09.B. Примеры включают в себя:
- Тортвейтит – (Sc,Y) 2 (Si 2 O 7 )
- Гемиморфит ( каламин ) – Zn 4 (Si 2 O 7 )(OH) 2 ·H 2 O
- Лавсонит – CaAl 2 (Si 2 O 7 )(OH) 2 ·H 2 O
- Аксинит – Ca,Fe,Mn) 3Al2 ) OH (BO3 ) ( Si4O12 ( ) (
- Ильваите – Кафе II 2 Фе III О(Si 2 O 7 )(ОН)
- Группа эпидота (имеет оба (SiO 4 ) 4− и ( Si2O7 7) 6− группы}
- Эпидот – Ca 2 (Al,Fe) 3 O(SiO 4 )(Si 2 O 7 )(OH)
- Зойсайт – Ca 2 Al 3 O(SiO 4 )(Si 2 O 7 )(OH)
- Танзанит – Ca 2 Al 3 O(SiO 4 )(Si 2 O 7 )(OH)
- Клиноцоизит – Ca 2 Al 3 O(SiO 4 )(Si 2 O 7 )(OH)
- Алланит – Ca(Ce,La,Y,Ca)Al 2 (Fe II ,Фе III )O(SiO 4 )(Si 2 O 7 )(OH)
- Долласеит-(Ce) – CaCeMg 2 AlSi 3 O 11 F(OH)
- Везувиан ( идокраз ) – Ca 10 (Mg,Fe) 2 Al 4 (SiO 4 ) 5 (Si 2 O 7 ) 2 (OH) 4
Циклосиликаты
[ редактировать ]
Циклосиликаты (от греческого κύκλος kýklos «круг»), или кольцевые силикаты, имеют три или более тетраэдров, связанных в кольцо. Общая формула: (Si x O 3 x ) 2 х - , 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 х - или соотношение 2:5. Классификация Никеля-Штрунца: 09.C. Возможные размеры колец:
![6 единиц [Si6O18], берилл (красный: Si, синий: O)](//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5a/Beryll.ring.combined.png/120px-Beryll.ring.combined.png)
6 единиц [Si 6 O 18 ] , берилл (красный: Si, синий: O)![3 единицы [Si3O9], бенитоит](//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/60/Benitoid.2200.png/120px-Benitoid.2200.png)
3 единицы [Si 3 O 9 ] , бенитоит![4 ед. [Si4O12], папагоит](//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/08/Papagoite.2200.png/120px-Papagoite.2200.png)
4 единицы [Si 4 O 12 ] , попугаи![9 ед. [Si9O27], эвдиалит](//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5d/Eudialyte.2200.png/120px-Eudialyte.2200.png)
9 единиц [Si 9 O 27 ] , эвдиалит![12 единиц, двойное кольцо [Si12O30], миларит](//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/Milarite.png/120px-Milarite.png)
12 шт., двойное кольцо [Si 12 O 30 ] , миларит
![6 единиц [Si6O18], берилл (красный: Si, синий: O)](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5a/Beryll.ring.combined.png/120px-Beryll.ring.combined.png)
![3 единицы [Si3O9], бенитоит](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/60/Benitoid.2200.png/120px-Benitoid.2200.png)
![4 ед. [Si4O12], папагоит](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/08/Papagoite.2200.png/120px-Papagoite.2200.png)
![9 ед. [Si9O27], эвдиалит](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5d/Eudialyte.2200.png/120px-Eudialyte.2200.png)
![12 единиц, двойное кольцо [Si12O30], миларит](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/Milarite.png/120px-Milarite.png)
Некоторые примеры минералов:
- Одиночное кольцо из 3 участников
- Бенитоит – Бати(Si 3 O 9 )
- Одинарное кольцо из 4 участников
- Папагоит – CaCuAlSi
22О
6 (ОН)
3 .
- Папагоит – CaCuAlSi
- Одинарное кольцо из 6 участников
- Берилл – Be 3 Al 2 (Si 6 O 18 )
- Баззит – Be 3 Sc 2 (Si 6 O 18 )
- Сугилит – KNa 2 (Fe,Mn,Al) 2 Li 3 Si 12 O 30
- Турмалин – (Na,Ca)(Al,Li,Mg)
3- (Ал, Фе, Мн)
6 (Си
6 Ох
18 )(БО
3 )
3 (О)
4 - Пеццоттайте – Cs(Be 2 Li)Al 2 Si 6 O 18
- Осумилит – (K,Na)(Fe,Mg) 2 (Al,Fe) 3 (Si,Al) 12 O 30
- Кордиерит – (Mg,Fe) 2 Al 4 Si 5 O 18
- Секанинайте – (Фе +2 ,Mg) 2 Al 4 Si 5 O 18
- Одинарное кольцо из 9 участников
- Эвдиалит – Na
15 ок.
6 (Фе,Мн)
3 Зр
3 SiO(O,OH,H
2О )
3 (Си
33О
9 )
2 (Си
99О
27 )
2 (ОН,Cl)
2
- Эвдиалит – Na
- Двойное кольцо из 6 участников
- Миларит – K 2 Ca 4 Al 2 Be 4 (Si 24 O 60 )H 2 O
Кольцо в аксините содержит два тетраэдра B и четыре тетраэдра Si и сильно искажено по сравнению с другими 6-членными кольцевыми циклосиликатами.
Иносиликаты
[ редактировать ]Иносиликаты (от греческого ἴς — [родительный падеж: ἰνός inos ] «волокно»), или цепочечные силикаты, имеют переплетающиеся цепочки силикатных тетраэдров либо с SiO 3 , соотношение 1:3, для одиночных цепей или Si 4 O 11 , соотношение 4:11, для двойных цепей. Классификация Никеля-Штрунца - 09.D. Примеры включают:
Одноцепочечные иносиликаты
[ редактировать ]- Пироксеновая группа
- Энстатит – серия ортоферросилита.
- Энстатит – MgSiOMgSiO3
- Ферросилит – FeSiOFeSiO3
- Пиджеонит – Са 0,25 (Mg,Fe) 1,75 Si 2 O 6
- Диопсид-геденбергитовый ряд
- Диопсид – CaMgSi 2 O 6
- Геденбергит – CaFeSi 2 O 6
- Авгит – (Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al) 2 O 6
- Серия пироксена натрия
- Сподумен – ЛиАлСи 2 О 6
- Пироксферроит - (Fe,Ca) SiO3
- Энстатит – серия ортоферросилита.
- Пироксеноидная группа
- Волластонит – CaSiO 3
- Родонит – MnSiOMnSiO3
- Пектолит – NaCa 2 (Si 3 O 8 )(OH)
Иносиликаты с двойной цепью
[ редактировать ]- амфиболов Группа
- Антофиллит – (Mg,Fe) 7 Si 8 O 22 (OH) 2
- Каммингтонитовая серия
- Каммингтонит – Fe 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2
- Грюнерит – Fe 7 Si 8 O 22 (OH) 2
- Серия Тремолит
- Роговая обманка – (Ca, Na)
2–3 (Mg,Fe,Al)
5 Си
6 (Ал, Si)
22О
22 (Огайо)
2 - Группа амфиболов натрия
- Глаукофан – Na 2 Mg 3 Al 2 Si 8 O 22 (OH) 2
- Рибекит ( асбест ) – Na2Na2Fe II 33Fe III 2 Si 8 O 22 (OH) 2
- Арфведсонит – Na 3 (Fe,Mg) 4 FeSi 8 O 22 (OH) 2
Иносиликат, семейство пироксенов, с 2-периодической одиночной цепью. (Si 2 O 6 ) , диопсид
Иносиликат, клиноамфибол, с 2-периодическими двойными цепями. (Si 4 O 11 ) , тремолит
Иносиликатная, неразветвленная 3-периодическая одиночная цепь волластонита.
Иносиликат с 5-периодической одноцепочечной цепью, родонит
Иносиликат с циклической разветвленной 8-периодической цепочкой, пеллиит
Филлосиликаты
[ редактировать ]Филлосиликаты (от греческого φύλλον phýllon «лист»), или листовые силикаты, образуют параллельные листы силикатных тетраэдров с Si 2 O 5 или в соотношении 2:5. Классификация Никеля-Штрунца: 09.E. Все слоистые силикатные минералы гидратированы , к ним присоединены либо вода , либо гидроксильные группы.
Примеры включают в себя:
- Змеиная подгруппа
- глинистых минералов Группа
- 1:1 глинистые минералы (ТО)
- 2:1 глинистые минералы (TOT)
- Пирофиллит – Al 2 Si 4 O 10 (OH) 2
- Тальк – Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2
- Иллит – (K,H 3 O)(Al,Mg,Fe) 2 (Si,Al) 4 O 10 [(OH) 2 ,(H 2 O)]
- Монтмориллонит (смектит) – (Na,Ca) 0,33 (Al,Mg) 2 Si 4 O 10 (OH) 2 · n H 2 O
- Хлорит – (Mg,Fe) 3 (Si,Al) 4 O 10 (OH) 2 ·(Mg,Fe) 3 (OH) 6
- Вермикулит – (Mg,Fe,Al) 3 (Al,Si) 4 O 10 (OH) 2 4H 2 O
- Другие глинистые минералы
- Сепиолит – Mg 4 Si 6 O 15 (OH) 2 ·6H 2 O
- Палыгорскит (или аттапульгит) – (Mg,Al) 2 Si 4 O 10 (OH)·4(H 2 O)
- Мика Группа
Филосиликат, группа слюды, мусковит (красный: Si, синий: O)
Филосиликат, одиночная сетка тетраэдров с 4-членными кольцами, апофиллит- (KF)-апофиллит-(KOH) серия
Филосиликат, одиночные тетраэдрические сетки из 6-членных колец, пиросмалит- (Fe)-пиросмалит-(Mn) ряд
Филосиликат, одиночные тетраэдрические сетки из 6-членных колец, цеофиллит.
Филосиликат, двойные сетки с 4- и 6-членными кольцами, карлетонит.
Тектосиликаты
[ редактировать ]
Тектосиликаты, или «каркасные силикаты», имеют трехмерный каркас из силикатных тетраэдров с SiO 2 в соотношении 1:2. эту группу входит почти 75% коры земной В . [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:
- 3D-Силикаты, семейство кварца
- Кварц – SiO 2
- Тридимит – SiO 2
- Кристобалит – SiO 2
- Коэсит – SiO 2
- Stishovite – SiO 2
- Моганит – SiO 2
- Халцедон – SiO 2
- Тектосиликаты, полевых шпатов группа
- Щелочные полевые шпаты (калиевые полевые шпаты)
- Микроклин – KAlSi3OКАлСи3О8
- Ортоклаз – KAlSi3OКАлСи3О8
- Анортоклаз – (Na,K)AlSi 3 O 8
- Санидин – KAlSi3OКАлСи3О8
- Плагиоклазовые полевые шпаты
- Щелочные полевые шпаты (калиевые полевые шпаты)
- Тектосиликаты, фельдшпатоидов семейство
- Тектосиликаты, скаполита группа
- Тектосиликаты, цеолитов семейство .
- Натролит – Na 2 Al 2 Si 3 O 10 2H 2 O
- Эрионит – (Na 2 ,K 2 ,Ca) 2 Al 4 Si 14 O 36 ·15H 2 O
- Шабазит – CaAl 2 Si 4 O 12 ·6H 2 O
- Гейландит – CaAl 2 Si 7 O 18 ·6H 2 O
- Стильбит – NaCa 2 Al 5 Si 13 O 36 17H 2 O
- Сколецит – CaAl 2 Si 3 O 10 3H 2 O
- Морденит – , Na2 , K2 ) Al2Si10O24 7H2O · ( Ca
- Анальцим – NaAlSi 2 O 6 ·H 2 O
См. также
[ редактировать ]
- Классификация несиликатных минералов - Список минералов и групп, признанных IMA.
- Классификация силикатных минералов - Список минералов и групп, признанных IMA.
- Силикатно-минеральная краска – Лакокрасочные покрытия с минеральными связующими.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Минерал - Силикаты» . britannica.com . Архивировано из оригинала 25 октября 2017 года . Проверено 8 мая 2018 г.
- ^ Дир, Вашингтон; Хауи, РА; Зуссман, Дж. (1992). Введение в породообразующие минералы (2-е изд.). Лондон: Лонгман. ISBN 0-582-30094-0 .
- ^ Херлбат, Корнелиус С.; Кляйн, Корнелис (1985). Руководство по минералогии (20-е изд.). Уайли. ISBN 0-47180580-7 .
- ^ Дир, Вашингтон; Хоуи, Р.А., и Зуссман, Дж. (1992). Введение в породообразующие минералы (2-е изд.). Лондон: Лонгман ISBN 0-582-30094-0
- ^ Херлбат, Корнелиус С.; Кляйн, Корнелис || 1985). Руководство по минералогии , Уайли (20-е изд.). ISBN 0-471-80580-7
- ^ 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
[ редактировать ]
