硅酸盐矿物结构与分类

硅酸盐是地壳和地幔中最丰富的矿物，其分类依据是其基本SiO4四面体如何连接。

Definition

根据硅氧四面体的连接方式以及连接它们的阳离子对硅酸盐矿物进行的结构分类。

Scope

本主题涵盖硅酸盐的基本组成单元SiO4四面体，以及由其聚合度定义的结构类别：岛状硅酸盐（孤立四面体）、双岛状硅酸盐（成对）、环状硅酸盐（环）、链状硅酸盐（单链和双链）、层状硅酸盐（片状）和架状硅酸盐（骨架）。它将每个类别与代表性的造岩矿物联系起来，例如橄榄石、辉石、角闪石、云母和长石。

Core questions

• SiO4四面体之间氧原子的共享如何定义六种硅酸盐结构类别？
• 长石和石英的骨架结构为何在化学和机械上与层状硅酸盐截然不同？
• 硅酸盐结构类别与解理、硬度和习性有何关系？
• 哪些阳离子占据非四面体位点，它们如何变化？

Key theories

SiO4聚合分类

硅酸盐根据四面体之间共享的桥氧数量进行分组，范围从岛状硅酸盐中的孤立四面体到架状硅酸盐中完全连接的三维网络，该方案组织了造岩矿物。

硅酸盐的结构-性质相关性

四面体连接的维度控制着物理各向异性：链状硅酸盐沿棱柱面解理，层状硅酸盐具有一个完美的基底解理，而架状硅酸盐则缺乏明显的解理并抵抗风化。

Clinical relevance

由于硅酸盐在火成岩、变质岩和许多沉积岩中占主导地位，其结构分类是造岩矿物学的主要组织原则，对于岩石学鉴定和岩石成因解释至关重要。

History

20世纪20年代和30年代，W. L. Bragg及其合作者进行的早期X射线结构测定揭示了定义硅酸盐类别的四面体连接方式，Machatschki对四面体位点中硅铝替代的认识完善了现代结构分类，该分类后来在Deer、Howie和Zussman的参考系列中得到编纂。

Key figures

• William Lawrence Bragg
• Felix Machatschki
• William Alexander Deer

Seminal works

• klein2007
• deer2013

Frequently asked questions

为什么硅酸盐是最重要的矿物群？

硅和氧是地壳中两种最丰富的元素，因此硅酸盐构成了地壳矿物的90%以上，也是大多数造岩物种。

什么是架状硅酸盐？

一种骨架硅酸盐，其中每个SiO4四面体的每个氧原子都与相邻的原子共享，形成一个三维网络；石英和长石是主要例子。