Structures et classification des minéraux silicatés

Les silicates, les minéraux les plus abondants de la croûte et du manteau terrestres, sont classés en fonction de la manière dont leurs tétraèdres fondamentaux de SiO4 sont liés entre eux.

Definition

La classification structurale des minéraux silicatés selon la connectivité de leurs tétraèdres silicium-oxygène et les cations qui les lient.

Scope

Ce sujet couvre l'unité de base des silicates, le tétraèdre SiO4, et les classes structurales définies par son degré de polymérisation : les nésosilicates (tétraèdres isolés), les sorosilicates (appariés), les cyclosilicates (anneaux), les inosilicates (chaînes simples et doubles), les phyllosilicates (feuillets) et les tectosilicates (charpentes). Il relie chaque classe à des minéraux formateurs de roches représentatifs tels que l'olivine, les pyroxènes, les amphiboles, les micas et les feldspaths.

Core questions

• Comment le partage des atomes d'oxygène entre les tétraèdres SiO4 définit-il les six classes structurales de silicates ?
• Pourquoi la structure en charpente des feldspaths et du quartz est-elle si distincte chimiquement et mécaniquement des silicates en feuillets ?
• Comment la classe structurale des silicates est-elle liée au clivage, à la dureté et à l'habitus ?
• Quels cations occupent les sites non tétraédriques et comment varient-ils ?

Key theories

Classification par polymérisation du SiO4

Les silicates sont regroupés selon le nombre d'oxygènes pontants partagés entre les tétraèdres, allant des tétraèdres isolés dans les nésosilicates aux réseaux tridimensionnels entièrement liés dans les tectosilicates, un schéma qui organise les minéraux formateurs de roches.

Corrélation structure-propriétés dans les silicates

La dimensionnalité de la liaison tétraédrique contrôle l'anisotropie physique : les silicates en chaîne se clivent le long des faces prismatiques, les silicates en feuillets présentent un clivage basal parfait, et les silicates en charpente n'ont pas de clivage prononcé et résistent à l'altération.

Clinical relevance

Étant donné que les silicates dominent les roches ignées, métamorphiques et de nombreuses roches sédimentaires, leur classification structurale constitue le principe organisateur de la minéralogie des roches et est essentielle pour l'identification pétrographique et l'interprétation de la genèse des roches.

History

Les premières déterminations de structures par rayons X réalisées par W. L. Bragg et ses collaborateurs dans les années 1920 et 1930 ont révélé les liaisons tétraédriques qui définissent les classes de silicates, et la reconnaissance par Machatschki de la substitution silicium-aluminium dans les sites tétraédriques a complété la classification structurale moderne, codifiée ultérieurement dans la série de référence de Deer, Howie et Zussman.

Key figures

• William Lawrence Bragg
• Felix Machatschki
• William Alexander Deer

Seminal works

• klein2007
• deer2013

Frequently asked questions

Pourquoi les silicates sont-ils le groupe minéral le plus important ?

Le silicium et l'oxygène sont les deux éléments les plus abondants de la croûte terrestre, de sorte que les silicates constituent plus de 90 % des minéraux crustaux et la plupart des espèces formatrices de roches.

Qu'est-ce qu'un tectosilicate ?

Un silicate en charpente dans lequel chaque oxygène de chaque tétraèdre SiO4 est partagé avec un voisin, formant un réseau tridimensionnel ; le quartz et les feldspaths en sont les principaux exemples.