Cấu trúc và phân loại khoáng vật silicat

Silicat, các khoáng vật phong phú nhất trong vỏ và lớp phủ của Trái Đất, được phân loại dựa trên cách các tứ diện SiO4 cơ bản của chúng liên kết với nhau.

Definition

Phân loại cấu trúc của các khoáng vật silicat theo khả năng liên kết của các tứ diện silic-oxy và các cation liên kết chúng.

Scope

Chủ đề này bao gồm khối cấu tạo silicat, tứ diện SiO4, và các lớp cấu trúc được xác định bởi mức độ trùng hợp của nó: nesosilicat (tứ diện riêng lẻ), sorosilicat (ghép đôi), cyclosilicat (vòng), inosilicat (chuỗi đơn và đôi), phyllosilicat (tấm), và tectosilicat (khung). Nó liên kết mỗi lớp với các khoáng vật tạo đá tiêu biểu như olivin, pyroxen, amphibol, mica và fenspat.

Core questions

• Sự chia sẻ các nguyên tử oxy giữa các tứ diện SiO4 định nghĩa sáu lớp cấu trúc silicat như thế nào?
• Tại sao cấu trúc khung của fenspat và thạch anh lại khác biệt về mặt hóa học và cơ học so với silicat tấm?
• Lớp cấu trúc silicat liên quan đến sự phân cắt, độ cứng và hình dạng tinh thể như thế nào?
• Những cation nào chiếm các vị trí không phải tứ diện và chúng biến đổi như thế nào?

Key theories

Phân loại trùng hợp SiO4

Silicat được nhóm theo số lượng oxy cầu nối được chia sẻ giữa các tứ diện, từ các tứ diện riêng lẻ trong nesosilicat đến các mạng lưới ba chiều liên kết hoàn toàn trong tectosilicat, một sơ đồ tổ chức các khoáng vật tạo đá.

Mối tương quan cấu trúc-tính chất trong silicat

Tính chiều của liên kết tứ diện kiểm soát tính dị hướng vật lý: silicat chuỗi phân cắt dọc theo các mặt lăng trụ, silicat tấm có một mặt phân cắt đáy hoàn hảo, và silicat khung thiếu sự phân cắt rõ rệt và chống chịu phong hóa.

Clinical relevance

Vì silicat chiếm ưu thế trong các loại đá magma, biến chất và nhiều loại đá trầm tích, phân loại cấu trúc của chúng là nguyên tắc tổ chức của khoáng vật học tạo đá và rất cần thiết cho việc nhận dạng thạch học và giải thích sự hình thành đá.

History

Các xác định cấu trúc bằng tia X ban đầu của W. L. Bragg và các cộng sự vào những năm 1920 và 1930 đã tiết lộ các liên kết tứ diện định nghĩa các lớp silicat, và sự công nhận của Machatschki về sự thay thế silic-nhôm trong các vị trí tứ diện đã hoàn thiện phân loại cấu trúc hiện đại sau này được hệ thống hóa trong loạt tài liệu tham khảo của Deer, Howie, và Zussman.

Key figures

• William Lawrence Bragg
• Felix Machatschki
• William Alexander Deer

Seminal works

• klein2007
• deer2013

Frequently asked questions

Tại sao silicat là nhóm khoáng vật quan trọng nhất?

Silic và oxy là hai nguyên tố phong phú nhất trong vỏ Trái Đất, vì vậy silicat chiếm hơn 90 phần trăm khoáng vật vỏ Trái Đất và hầu hết các loài tạo đá.

Tectosilicat là gì?

Một silicat khung trong đó mỗi nguyên tử oxy của mỗi tứ diện SiO4 được chia sẻ với một nguyên tử lân cận, tạo thành một mạng lưới ba chiều; thạch anh và fenspat là những ví dụ chính.