Силикатные минералы - это породообразующие минералы, состоящие из силикатных групп. Это самый крупный и важный класс минералов, составляющий примерно 90 процентов земной коры . [1] [2] [3]
В минералогии , диоксид кремния (диоксид кремния) SiO 2 , как правило , рассматривается как силикатный минерал. Кремнезем встречается в природе в виде минерала кварца и его полиморфов .
На Земле большое количество 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 .
Живые организмы также вносят свой вклад в этот геологический цикл . Например, планктон, известный как диатомовые водоросли, строит свои экзоскелеты («панцири») из кремнезема, извлеченного из морской воды . Створки мертвых диатомовых водорослей - основная составляющая глубоководных океанических отложений и диатомитовой земли . [ необходима цитата ]
Общая структура
Силикатный минерал обычно представляет собой ионное соединение , анионы которого состоят преимущественно из атомов кремния и кислорода .
В большинстве минералов земной коры каждый атом кремния является центром идеального тетраэдра, в углах которого находятся четыре ковалентно связанных с ним атома кислорода . Два соседних тетраэдра могут иметь общую вершину, что означает, что атом кислорода является мостиком, соединяющим два атома кремния. Непарная вершина представляет собой ионизированный атом кислорода, ковалентно связанный с одним атомом кремния, который дает аниону одну единицу отрицательного заряда.
Некоторые кремниевые центры могут быть заменены атомами других элементов, все еще связанных с четырьмя угловыми кислородными углами. Если замещенный атом обычно не является четырехвалентным, он обычно дает дополнительный заряд аниону, который затем требует дополнительных катионов . Например, в минеральном ортоклазе [ KAlSi
3О
8]
п, анион представляет собой трехмерную сеть тетраэдров, в которой все кислородные углы являются общими. Если бы все тетраэдры имели центры кремния, анион был бы просто нейтральным кремнеземом [ SiO
2]
п. Замена каждого четвертого атома кремния атомом алюминия приводит к образованию аниона [ AlSi
3О-
8]
п, заряд которого нейтрализуется катионами калия K+
.
Основные группы
В минералогии , силикатные минералы подразделяются на семь основных групп в соответствии со структурой их силикатного аниона: [4] [5]
Основная группа | Состав | Химическая формула | Пример |
---|---|---|---|
Несосиликаты | изолированные тетраэдры кремния | [SiO 4 ] 4- | оливин , гранат , циркон ... |
Соросиликаты | двойные тетраэдры | [Si 2 O 7 ] 6− | эпидот , группа мелилита |
Циклосиликаты | кольца | [Si n O 3 n ] 2 n - | турмалиновая группа |
Иносиликаты | одиночная цепь | [Si n O 3 n ] 2 n - | пироксеновая группа |
Иносиликаты | двойная цепь | [Si 4 n O 11 n ] 6 n - | группа амфиболов |
Филлосиликаты | листы | [Si 2 n O 5 n ] 2 n - | слюды и глины |
Тектосиликаты | 3D каркас | [Al x Si y O (2 x +2 y ) ] x - | кварц , полевые шпаты , цеолиты |
Обратите внимание, что тектосиликаты могут иметь дополнительные катионы только в том случае, если часть кремния заменена атомом с более низкой валентностью, таким как алюминий. Al для замещения Si является обычным явлением.
Несиликаты или ортосиликаты
Nesosilicates (от грека νῆσος nēsos , остров), или ортосиликатов, имеют ортосиликата ион , которые представляют собой изолированные (островной) [SiO 4 ] 4- тетраэдров , которые соединены только междоузельных катионов . Классификация никель-Штрунц является 09.A -examples включает в себя:
- Группа фенакита
- Фенакит - Be 2 SiO 4
- Виллемит - Zn 2 SiO 4
- Группа оливина
- Форстерит - Mg 2 SiO 4
- Фаялит - Fe 2 SiO 4
- Тефроит - Mn 2 SiO 4
- 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 - Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3
- Андрадит - Ca 3 Fe 2 (SiO 4 ) 3
- Уваровит - Ca 3 Cr 2 (SiO 4 ) 3
- Гидрогроссуляр - Ca 3 Al 2 Si 2 O 8 (SiO 4 ) 3− m (OH) 4 м
- Циркон группа
- Циркон - ZrSiO 4
- Торит - (Th, U) SiO 4
- Гафнон - (Hf, Zr) SiO 4
- Группа Al 2 SiO 5
- Андалузит - Al 2 SiO 5
- Кианит - Al 2 SiO 5
- Силлиманит - Al 2 SiO 5
- Дюмортьерит - Al 6.5–7 BO 3 (SiO 4 ) 3 (O, OH) 3
- Топаз - Al 2 SiO 4 (F, OH) 2
- Ставролит - Fe 2 Al 9 (SiO 4 ) 4 (O, OH) 2
- Группа гумита - (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
- Гумит - Mg 7 (SiO 4 ) 3 (F, OH) 2
- Клиногумит - Mg 9 (SiO 4 ) 4 (F, OH) 2
- Датолит - CaBSiO 4 (OH)
- Титанит - CaTiSiO 5
- Хлоритоид - (Fe, Mg, Mn) 2 Al 4 Si 2 O 10 (OH) 4
- Муллит (он же фарфорит) - Al 6 Si 2 O 13
Соросиликаты
Соросиликаты (от греч. Σωρός sōros , куча, насыпь) имеют изолированные пиросиликатные анионы Si
2О6-
7, состоящий из двойных тетраэдров с общей кислородной вершиной - кремний: кислород 2: 7. Классификация Никеля – Штрунца - 09.B. Примеры включают:
- Гемиморфит ( каламин ) - Zn 4 (Si 2 O 7 ) (OH) 2 · H 2 O
- Лоусонит - CaAl 2 (Si 2 O 7 ) (OH) 2 · H 2 O
- Аксинит - (Ca, Fe, Mn) 3 Al 2 (BO 3 ) (Si 4 O 12 ) (OH)
- Илваит - CaFe II 2 Fe III O (Si 2 O 7 ) (OH)
- Группа эпидота (имеет как (SiO 4 ) 4-, так и (Si 2 O 7 ) 6- группы)
- Эпидот - Ca 2 (Al, Fe) 3 O (SiO 4 ) (Si 2 O 7 ) (OH)
- Цоизит - 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 , Fe III ) O (SiO 4 ) (Si 2 O 7 ) (OH)
- Долласеит- (Ce) - CaCeMg 2 AlSi 3 O 11 F (OH)
- Везувианит ( идокраз ) - Ca 10 (Mg, Fe) 2 Al 4 (SiO 4 ) 5 (Si 2 O 7 ) 2 (OH) 4
Циклосиликаты
Циклосиликаты (от греч. Κύκλος kuklos , 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 другим 4-координированным атомом (ами). 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.С. Возможные размеры колец:
6 единиц [Si 6 O 18 ], берилл (красный: Si, синий: O)
3 единицы [Si 3 O 9 ], бенитоит
4 единицы [Si 4 O 12 ], папагоит
9 единиц [Si 9 O 27 ], эвдиалит
6 шт., Двойное кольцо [Si 6 O 15 ], миларит
Вот некоторые примеры минералов:
- Одинарное кольцо из 3 частей
- Бенитоит - BaTi (Si 3 O 9 )
- Одиночное кольцо из 4 частей
- Папагоит - CaCuAlSi
2О
6(ОЙ)
3.
- Папагоит - CaCuAlSi
- Одиночное кольцо из 6 элементов
- 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- (Al, Fe, Mn) 6 (Si 6 O 18 ) (BO 3 ) 3 (OH) 4
- Пеццоттаит - 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
- Секанинаит - (Fe +2 , Mg) 2 Al 4 Si 5 O 18
- Одиночное кольцо из 9 элементов
- Эвдиалит - Na
15Ca
6(Fe, Mn)
3Zr
3SiO (О, ОН, Н
2O)
3(Si
3О
9)
2(Si
9О
27)
2(ОН, Cl)
2
- Эвдиалит - Na
- Двойное кольцо из 6 элементов
- Миларит - K 2 Ca 4 Al 2 Be 4 (Si 24 O 60 ) H 2 O
Обратите внимание, что 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 цепные силикаты, имеют взаимосвязанные цепи силикатных тетраэдров с либо SiO 3 , соотношение 1: 3, для одиночных цепей, либо Si 4 O 11 , соотношение 4:11, для двойных цепей. Классификация Никеля – Струнца - 09.D - примеры включают:
Одноцепочечные силикаты
- Группа пироксенов
- Энстатит - ортоферросилитовый ряд
- Энстатит - MgSiO 3
- Ферросилитовой - FeSiO 3
- Пигеонит - Ca 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
- Натрий пироксеновый ряд
- Жадеит - NaAlSi 2 O 6
- Эгирин (или акмит) - NaFe III Si 2 O 6
- Сподумен - LiAlSi 2 O 6
- Пироксферроит - (Fe, Ca) SiO 3
- Энстатит - ортоферросилитовый ряд
- Группа пироксеноидов
- Волластонит - CaSiO 3
- Родонит - MnSiO 3
- Пектолит - NaCa 2 (Si 3 O 8 ) (OH)
Иносиликаты с двойной цепью
- Группа амфиболов
- Антофиллит - (Mg, Fe) 7 Si 8 O 22 (OH) 2
- Каммингтонитовый ряд
- Каммингтонит - Fe 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2
- Грюнерит - Fe 7 Si 8 O 22 (OH) 2
- Серия Tremolite
- Тремолит - Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2
- Актинолит - Ca 2 (Mg, Fe) 5 Si 8 O 22 (OH) 2
- Роговая обманка - (Ca, Na) 2–3 (Mg, Fe, Al) 5 Si 6 (Al, Si) 2 O 22 (OH) 2
- Группа амфибола натрия
- Глаукофан - Na 2 Mg 3 Al 2 Si 8 O 22 (OH) 2
- Рибекит ( асбест ) - Na 2 Fe II 3 Fe 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 одноцепочечной цепочкой (Si 2 O 6 ), диопсид
Иносиликат, клиноамфибол, с 2-периодическими двойными цепями (Si 4 O 11 ), тремолит
Иносиликатная неразветвленная 3-периодическая одиночная цепочка волластонита
Иносиликат с 5-периодной одноцепочечной цепочкой, родонит
Иносиликат с циклической разветвленной 8-периодической цепью, пеллит
Филлосиликаты
Филосиликаты (от греческой φύλλον phyllon , листьев), или слоистых силикатов, форма параллельных листов силикатных тетраэдров с Si 2 O 5 или соотношение 2: 5. Классификация Никеля – Струнца - 09.E. Все минералы филлосиликатов гидратированы с присоединенными либо водой, либо гидроксильными группами.
Примеры включают:
- Подгруппа змеевиков
- Антигорит - Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4
- Хризотил - Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4
- Лизардит - Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4
- Группа минералов глины
- 1: 1 глинистые минералы (TO)
- Галлуазит - Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4
- Каолинит - Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4
- 2: 1 глинистые минералы (ТОТ)
- 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 - (MgFe, 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)
- 1: 1 глинистые минералы (TO)
- Группа Mica
- Биотит - K (Mg, Fe) 3 (AlSi 3 ) O 10 (OH) 2
- Фуксит - K (Al, Cr) 2 (AlSi 3 ) O 10 (OH) 2
- Мусковит - KAl 2 (AlSi 3 ) O 10 (OH) 2
- Флогопит - KMg 3 (AlSi 3 ) O 10 (OH) 2
- Лепидолит - K (Li, Al) 2–3 (AlSi 3 ) O 10 (OH) 2
- Маргарит - CaAl 2 (Al 2 Si 2 ) O 10 (OH) 2
- Глауконит - (K, Na) (Al, Mg, Fe) 2 (Si, Al) 4 O 10 (OH) 2
Филосиликат, группа слюды, мусковит (красный: Si, синий: O)
Филлосиликат, одинарная сетка тетраэдров с 4-членными кольцами, серия апофиллит - (KF) -апофиллит- (KOH)
Филосиликат, одинарные тетраэдрические сетки из 6-членных колец, серия пиросмалит - (Fe) -пиросмалит- (Mn)
Филлосиликат, одинарные тетраэдрические сетки из 6-членных колец, цеофиллит
Филлосиликат, 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. Эта группа включает в себя около 75% от коры на Земле . [6] Тектосиликаты, за исключением группы кварца, являются алюмосиликатами . Классификации Никеля – Штрунца - 09.F и 09.G, 04.DA (семейство кварц / кремнезем). Примеры включают:
- 3D-силикаты, семейство кварцев
- Кварц - SiO 2
- Тридимит - SiO 2
- Кристобалит - SiO 2
- Коэсит - SiO 2
- Стишовит - SiO 2
- Моганит - SiO 2
- Халцедон - SiO 2
- Тектосиликаты, группа полевого шпата
- Щелочные полевые шпаты (калиевые полевые шпаты)
- Микроклин - KAlSi 3 O 8
- Ортоклаз - KAlSi 3 O 8
- Анортоклаз - (Na, K) AlSi 3 O 8
- Санидин - KAlSi 3 O 8
- Плагиоклазовые полевые шпаты
- Альбит - NaAlSi 3 O 8
- Олигоклаз - (Na, Ca) (Si, Al) 4 O 8 (Na: Ca 4: 1)
- Андезин - (Na, Ca) (Si, Al) 4 O 8 (Na: Ca 3: 2)
- Лабрадорит - (Ca, Na) (Si, Al) 4 O 8 (Na: Ca 2: 3)
- Битовнит - (Ca, Na) (Si, Al) 4 O 8 (Na: Ca 1: 4)
- Анортит - CaAl 2 Si 2 O 8
- Щелочные полевые шпаты (калиевые полевые шпаты)
- Тектосиликаты, семейство фельдшпатоидов
- Нозеан - Na 8 Al 6 Si 6 O 24 (SO 4 )
- Канкринит - Na 6 Ca 2 (CO 3 , Al 6 Si 6 O 24 ) • 2 H 2 O
- Лейцит - KAlSi 2 O 6
- Нефелин - (Na, K) AlSiO 4
- Содалит - Na 8 (AlSiO 4 ) 6 Cl 2
- Hauyne - (Na, Ca) 4–8 Al 6 Si 6 (O, S) 24 (SO 4 , Cl) 1–2
- Лазурит - (Na, Ca) 8 (AlSiO 4 ) 6 (SO 4 , S, Cl) 2
- Тектосиликаты, группа скаполитов
- Мариалит - Na 4 (AlSi 3 O 8 ) 3 (Cl 2 , CO 3 , SO 4 )
- Мейонит - Ca 4 (Al 2 Si 2 O 8 ) 3 (Cl 2 CO 3 , SO 4 )
- Тектосиликаты, семейство цеолитов
- 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
- Чабазит - CaAl 2 Si 4 O 12 · 6H 2 O
- Гейландит - CaAl 2 Si 7 O 18 · 6H 2 O
- Стилбит - NaCa 2 Al 5 Si 13 O 36 · 17H 2 O
- Сколецит - CaAl 2 Si 3 O 10 · 3H 2 O
- Морденит - (Ca, Na 2 , K 2 ) Al 2 Si 10 O 24 · 7H 2 O
- Анальцим - NaAlSi 2 O 6 · H 2 O
Смотрите также
- Классификация несиликатных минералов - список минералов и групп, признанных IMA
- Классификация силикатных минералов - список минералов и групп, признанных IMA
- Силикатная минеральная краска
Рекомендации
- ^ «Минерал - силикаты» . britannica.com . Архивировано 25 октября 2017 года . Проверено 8 мая 2018 .
- ^ Олень, Вашингтон; Хауи, РА; Зуссман, Дж. (1992). Введение в породообразующие минералы (2-е изд.). Лондон: Лонгман. ISBN 0-582-30094-0.
- ^ Hurlbut, Cornelius S .; Кляйн, Корнелис (1985). Руководство по минералогии (20-е изд.). Вайли. ISBN 0-47180580-7.
- ^ Дир, Вашингтон; Хауи, Р.А., и Зуссман, Дж. (1992). Введение в породообразующие минералы (2-е изд.). Лондон: Лонгман ISBN 0-582-30094-0
- ^ Hurlbut, Корнелиус S .; Кляйн, Корнелис || 1985). Руководство по минералогии , Wiley, (20-е изд.). ISBN 0-471-80580-7
- ^ Олень, Вашингтон; Хауи, РА; Мудрый, WS; Зуссман, Дж. (2004). Породообразующие минералы. Том 4Б. Каркасные силикаты: минералы кремнезема. Фельдшпатоиды и цеолиты (2-е изд.). Лондон: Геологическое общество Лондона. п. 982 с.
Внешние ссылки
- Mindat.org, классификация Дана
- Webmineral: новая классификация силикатов Даны
СМИ, связанные с силикатными минералами, на Викискладе?