โครงสร้างและการจำแนกประเภทของแร่ซิลิเกต

ซิลิเกต ซึ่งเป็นแร่ธาตุที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในเปลือกโลกและเนื้อโลก ถูกจำแนกตามลักษณะการเชื่อมต่อกันของหน่วยพื้นฐานเตตระฮีดรา SiO4

Definition

การจำแนกประเภทโครงสร้างของแร่ซิลิเกตตามการเชื่อมต่อกันของเตตระฮีดราซิลิคอน-ออกซิเจน และแคตไอออนที่ยึดเหนี่ยวไว้

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมหน่วยโครงสร้างพื้นฐานของซิลิเกต คือ เตตระฮีดรา SiO4 และการจำแนกประเภทโครงสร้างตามระดับการเกิดพอลิเมอร์: เนโซซิลิเกต (เตตระฮีดราเดี่ยว), โซโรซิลิเกต (คู่), ไซโคลซิลิเกต (วงแหวน), อิโนซิลิเกต (สายเดี่ยวและสายคู่), ฟิลโลซิลิเกต (แผ่น) และเทกโตซิลิเกต (โครงร่าง) โดยเชื่อมโยงแต่ละประเภทเข้ากับแร่ที่ก่อตัวเป็นหินที่เป็นตัวแทน เช่น โอลิวีน, ไพรอกซีน, แอมฟิโบล, ไมกา และเฟลด์สปาร์

Core questions

• การแบ่งปันอะตอมออกซิเจนระหว่างเตตระฮีดรา SiO4 กำหนดประเภทโครงสร้างซิลิเกตทั้งหกได้อย่างไร?
• เหตุใดโครงสร้างโครงร่างของเฟลด์สปาร์และควอตซ์จึงมีความแตกต่างทางเคมีและกลไกอย่างชัดเจนจากซิลิเกตแบบแผ่น?
• ประเภทโครงสร้างของซิลิเกตเกี่ยวข้องกับการแตกตัว ความแข็ง และลักษณะนิสัยอย่างไร?
• แคตไอออนใดที่ครอบครองตำแหน่งที่ไม่ใช่เตตระฮีดรา และมีความแตกต่างกันอย่างไร?

Key theories

การจำแนกประเภทการเกิดพอลิเมอร์ของ SiO4

ซิลิเกตถูกจัดกลุ่มตามจำนวนออกซิเจนเชื่อมโยงที่ใช้ร่วมกันระหว่างเตตระฮีดรา ตั้งแต่เตตระฮีดราเดี่ยวในเนโซซิลิเกต ไปจนถึงโครงข่ายสามมิติที่เชื่อมโยงกันอย่างสมบูรณ์ในเทกโตซิลิเกต ซึ่งเป็นแผนการจัดระเบียบแร่ที่ก่อตัวเป็นหิน

ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและคุณสมบัติในซิลิเกต

มิติของการเชื่อมโยงแบบเตตระฮีดราควบคุมความไม่สมมาตรทางกายภาพ: ซิลิเกตแบบสายจะแตกตามแนวหน้าปริซึม, ซิลิเกตแบบแผ่นมีการแตกตัวตามแนวฐานที่สมบูรณ์แบบหนึ่งแนว, และซิลิเกตแบบโครงร่างไม่มีการแตกตัวที่เด่นชัดและทนทานต่อการผุกร่อน

Clinical relevance

เนื่องจากซิลิเกตเป็นองค์ประกอบหลักในหินอัคนี หินแปร และหินตะกอนหลายชนิด การจำแนกประเภทโครงสร้างของซิลิเกตจึงเป็นหลักการจัดระเบียบที่สำคัญของแร่วิทยาที่ก่อตัวเป็นหิน และจำเป็นสำหรับการระบุลักษณะทางปิโตรกราฟีและการตีความกำเนิดของหิน

History

การกำหนดโครงสร้างด้วยรังสีเอกซ์ในยุคแรกโดย W. L. Bragg และผู้ร่วมงานในช่วงทศวรรษ 1920 และ 1930 ได้เปิดเผยการเชื่อมโยงแบบเตตระฮีดราที่ใช้ในการจำแนกประเภทซิลิเกต และการรับรู้ของ Machatschki เกี่ยวกับการแทนที่ซิลิคอน-อะลูมิเนียมในตำแหน่งเตตระฮีดราได้ทำให้การจำแนกประเภทโครงสร้างสมัยใหม่สมบูรณ์ ซึ่งต่อมาได้ถูกจัดระบบในชุดเอกสารอ้างอิงของ Deer, Howie, and Zussman

Key figures

• William Lawrence Bragg
• Felix Machatschki
• William Alexander Deer

Seminal works

• klein2007
• deer2013

Frequently asked questions

เหตุใดซิลิเกตจึงเป็นกลุ่มแร่ที่สำคัญที่สุด?

ซิลิคอนและออกซิเจนเป็นธาตุที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดสองชนิดในเปลือกโลก ดังนั้นซิลิเกตจึงประกอบขึ้นเป็นแร่ธาตุในเปลือกโลกมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ และเป็นแร่ที่ก่อตัวเป็นหินส่วนใหญ่

เทกโตซิลิเกตคืออะไร?

ซิลิเกตแบบโครงร่างที่ออกซิเจนทุกอะตอมของเตตระฮีดรา SiO4 แต่ละหน่วยถูกใช้ร่วมกับหน่วยข้างเคียง ก่อตัวเป็นโครงข่ายสามมิติ; ควอตซ์และเฟลด์สปาร์เป็นตัวอย่างหลัก