Silikatmineralstrukturen und Klassifizierung

Silikate, die häufigsten Minerale der Erdkruste und des Erdmantels, werden danach klassifiziert, wie ihre fundamentalen SiO4-Tetraeder miteinander verbunden sind.

Definition

Die strukturelle Klassifizierung von Silikatmineralen nach der Konnektivität ihrer Silizium-Sauerstoff-Tetraeder und der Kationen, die sie binden.

Scope

Dieses Thema behandelt den Silikat-Grundbaustein, das SiO4-Tetraeder, und die strukturellen Klassen, die durch seinen Polymerisationsgrad definiert sind: Nesosilikate (isolierte Tetraeder), Sorosilikate (gepaart), Cyclosilikate (Ringe), Inosilikate (Einzel- und Doppelketten), Phyllosilikate (Schichten) und Tektosilikate (Gerüste). Es verknüpft jede Klasse mit repräsentativen gesteinsbildenden Mineralen wie Olivin, Pyroxenen, Amphibolen, Glimmern und Feldspäten.

Core questions

• Wie definiert die gemeinsame Nutzung von Sauerstoffatomen zwischen SiO4-Tetraedern die sechs strukturellen Silikatklassen?
• Warum unterscheidet sich die Gerüststruktur von Feldspäten und Quarz chemisch und mechanisch so stark von Schichtsilikaten?
• Wie hängt die strukturelle Silikatklasse mit Spaltbarkeit, Härte und Habitus zusammen?
• Welche Kationen besetzen die nicht-tetraedrischen Positionen und wie variieren sie?

Key theories

SiO4-Polymerisationsklassifikation

Silikate werden nach der Anzahl der verbrückenden Sauerstoffatome, die zwischen Tetraedern geteilt werden, gruppiert, von isolierten Tetraedern in Nesosilikaten bis zu vollständig verknüpften dreidimensionalen Netzwerken in Tektosilikaten, ein Schema, das die gesteinsbildenden Minerale ordnet.

Struktur-Eigenschafts-Korrelation in Silikaten

Die Dimensionalität der tetraedrischen Verknüpfung steuert die physikalische Anisotropie: Kettensilikate spalten entlang von Prismenflächen, Schichtsilikate haben eine perfekte basale Spaltbarkeit, und Gerüstsilikate weisen keine ausgeprägte Spaltbarkeit auf und sind witterungsbeständig.

Clinical relevance

Da Silikate magmatische, metamorphe und viele sedimentäre Gesteine dominieren, ist ihre strukturelle Klassifizierung das Organisationsprinzip der gesteinsbildenden Mineralogie und wesentlich für die petrographische Identifizierung und die Interpretation der Gesteinsgenese.

History

Frühe Röntgenstrukturanalysen von W. L. Bragg und Mitarbeitern in den 1920er und 1930er Jahren enthüllten die tetraedrischen Verknüpfungen, die Silikatklassen definieren, und die Erkenntnis von Machatschki über die Silizium-Aluminium-Substitution an Tetraederplätzen vervollständigte die moderne strukturelle Klassifizierung, die später in Deer, Howie und Zussmans Referenzreihe kodifiziert wurde.

Key figures

• William Lawrence Bragg
• Felix Machatschki
• William Alexander Deer

Seminal works

• klein2007
• deer2013

Frequently asked questions

Warum sind Silikate die wichtigste Mineralgruppe?

Silizium und Sauerstoff sind die beiden häufigsten Elemente in der Erdkruste, daher machen Silikate über 90 Prozent der Krustenminerale und die meisten gesteinsbildenden Arten aus.

Was ist ein Tektosilikat?

Ein Gerüstsilikat, bei dem jedes Sauerstoffatom jedes SiO4-Tetraeders mit einem Nachbarn geteilt wird und ein dreidimensionales Netzwerk bildet; Quarz und Feldspäte sind die Hauptbeispiele.