Структуры и классификация силикатных минералов

Силикаты, наиболее распространенные минералы земной коры и мантии, классифицируются по способу соединения их фундаментальных тетраэдров SiO4.

Definition

Структурная классификация силикатных минералов в соответствии со связностью их кремний-кислородных тетраэдров и катионов, которые их связывают.

Scope

Эта тема охватывает строительный блок силикатов, тетраэдр SiO4, и структурные классы, определяемые степенью его полимеризации: незосиликаты (изолированные тетраэдры), соросиликаты (парные), циклосиликаты (кольца), иносиликаты (одиночные и двойные цепочки), филлосиликаты (слои) и тектосиликаты (каркасы). Она связывает каждый класс с представительными породообразующими минералами, такими как оливин, пироксены, амфиболы, слюды и полевые шпаты.

Core questions

• Как совместное использование атомов кислорода между тетраэдрами SiO4 определяет шесть структурных классов силикатов?
• Почему каркасная структура полевых шпатов и кварца так химически и механически отличается от слоистых силикатов?
• Как структурный класс силикатов связан с кливажем, твердостью и габитусом?
• Какие катионы занимают нететраэдрические позиции и как они варьируются?

Key theories

Классификация полимеризации SiO4

Силикаты группируются по количеству мостиковых атомов кислорода, разделяемых между тетраэдрами, от изолированных тетраэдров в незосиликатах до полностью связанных трехмерных сетей в тектосиликатах, что является схемой, организующей породообразующие минералы.

Корреляция структуры и свойств в силикатах

Размерность тетраэдрической связи контролирует физическую анизотропию: цепочечные силикаты раскалываются по граням призмы, слоистые силикаты имеют одну совершенную базальную спайность, а каркасные силикаты не имеют выраженной спайности и устойчивы к выветриванию.

Clinical relevance

Поскольку силикаты доминируют в магматических, метаморфических и многих осадочных породах, их структурная классификация является организующим принципом породообразующей минералогии и необходима для петрографической идентификации и интерпретации генезиса пород.

History

Ранние определения рентгеновских структур У. Л. Брэггом и его сотрудниками в 1920-х и 1930-х годах выявили тетраэдрические связи, определяющие классы силикатов, а признание Махатчки замещения кремния алюминием в тетраэдрических позициях завершило современную структурную классификацию, позднее кодифицированную в справочной серии Дира, Хоуи и Зюссмана.

Key figures

• William Lawrence Bragg
• Felix Machatschki
• William Alexander Deer

Seminal works

• klein2007
• deer2013

Frequently asked questions

Почему силикаты являются наиболее важной группой минералов?

Кремний и кислород являются двумя наиболее распространенными элементами в земной коре, поэтому силикаты составляют более 90 процентов минералов коры и большинство породообразующих видов.

Что такое тектосиликат?

Каркасный силикат, в котором каждый атом кислорода каждого тетраэдра SiO4 связан с соседним, образуя трехмерную сеть; кварц и полевые шпаты являются основными примерами.