Силикатни минерали

Силикатни минерали су минерали који формирају стене са предоминантно силикатним ањонима. Они су најваће и најважнија класа миниерала који формирају стене и сачињавају приближно 90 процената Земљине коре.^[1]^[2]^[3]

У минералогији, силика, или силицијум диоксид SiO₂, који кореспондира са x=2 и општој формули, се обично сматра силикатним минералом — мада његови силикатни „ањон” нема негативно наелектрисање и нису присутни катјони. Силика је присутна у природи као минерал кварц, и његови полиморфи.

На Земљи је присутно мноштво различитих силикатних минерала, и још већи опсег њихових комбинација које су исход процеса којима је формирана и измењивана кора током милијарди година. Ти процеси обухватају парциално топљење, кристализацију, фракционизацију, метаморфизам, елувијалне процесе, и дијагенезу.

Жива створења исто тако доприносе овом геолошком циклусу. На пример, тип планктона познат као диатоми конструише своје егзоскелетоне од силицијума екстрахованог из морске воде. Остаци мртвих диатома су главни састојак дубоко океанских седимената, и дијатомејске земље.

Општа структура

Силикатни минерал је генерално јонска чврста материја, чији се ањони претежно састоје од атома силицијума и кисеоника.

У већини минерала Земљине коре, сваки атом силицијума је центар идеалног тетраедра, на чијим угловима су четири атома кисеоника ковалентно везана за њега. Два суседна тетраедра могу да деле теме, што значи да је атом кисеоника мост који повезује два атома силицијума. Неупарена темена представљају јонизовани атом кисеоника, ковалентно везан за један атом силицијума, који доприноси једну јединицу негативног наелектрисања ањона.

Неки силицијумски центри могу да буду замењени атомима других елемената, још увек везаним за четири кисеоника на угловима. Ако супституисани атом нормално није тетравалентан, он обично доприноси са додатним наелектирсањем ањону, коме су онда неопходни додатни катјони. На пример, у минералу ортоклазу [КАлСи
3О
8]
н, ањон је тридимензиона мрежа тетраедара у којој су сви кисеоници на теменима заједнички. Ако би сви тетраедри имали силицијумске центре, ањон би била само неутрална силика [СиО
2]
н. Замена једног од свака четири атома силицијума атомом алуминијума резултира у ањону [АлСи
3О−
8]
н, чије наелектрисање је неутрализовано калијумским катјонима К+
.

Главне групе

У минералогији, силикатни минерали се класификују у 7 главних група према структури њиховог силикатног ањона:^[4]^[5]

Главна група	структура	хемијска формула	пример
Несосилицати	изоловани силицијумски тетраедри	[SiO₄]⁴⁻	оливин.
Соросиликати	двоструки тетраедри	[Si₂O₇]⁶⁻	епидот, мелилитна група.
Циклосиликати	прстенови	[Si_nO_3n]²ⁿ⁻	турмалинска група.
Иносиликати	појединачни ланац	[Si_nO_3n]²ⁿ⁻	пироксенска група.
Иносиликати	двоструки ланац	[Si_4nO_11n]⁶ⁿ⁻	амфиболна група.
Филосиликати	плоче	[Si_2nO_5n]²ⁿ⁻	лискуни и глине.
Тектосиликати	3Д мрежа	[Al_xSi_yO_(2x+2y)]^x−	кварц, фелдспари, зеолити.

Тектосиликати могу једино да имају додатне катјоне ако су неки од атома силицијума замењени атомом ниже валенце, као што је алуминијум. Супституција Al за Si је уобичајена.

Незосиликати или ортосиликати

Ортосиликатни ањон СиО4−
4. Сива кугла представља атом силицијума, а црвене кугле су атоми кисеоника.

Незосиликати (од грчког νῆσος nēsos, острво), или ортосиликати, садрже ортосиликатни јон, који се састоји од засебних [SiO₄]⁴⁻ тетраедара повезаних једино путем међупросторних катјона. Никел-Струнцова класификација је 09.А. Примери су:

Фенакитна група
- Фенакит – Be₂SiO₄
- Вилемит – Zn₂SiO₄
Оливинска група
- Форстерит – Mg₂SiO₄
- Фајалит – Fe₂SiO₄
- Тефроит – Mn₂SiO₄
Гарнетна група
- Пироп – Mg₃Al₂(SiO₄)₃
- Алмандин – Fe₃Al₂(SiO₄)₃
- Спесартин – Mn₃Al₂(SiO₄)₃
- Гросулар – Ca₃Al₂(SiO₄)₃
- Андрадит – Ca₃Fe₂(SiO₄)₃
- Уваровит – Ca₃Cr₂(SiO₄)₃
- Хидрогросулар – Ca₃Al₂Si₂O₈(SiO₄)_3−m(OH)_4m
Зирконска група
- Зиркон – ZrSiO₄
- Торит – (Th,U)SiO₄
- Хафнон – (Hf,Zr)SiO₄

Al₂SiO₅ група
- Андалусит – Al₂SiO₅
- Кјанит – Al₂SiO₅
- Силиманит – Al₂SiO₅
- Думортиерит – Al_6.5–7BO₃(SiO₄)₃(O,OH)₃
- Топаз – Al₂SiO₄(F,OH)₂
- Стауролит – Fe₂Al₉(SiO₄)₄(O,OH)₂
Хумитна група – (Mg,Fe)₇(SiO₄)₃(F,OH)₂
- Норбергит – Mg₃(SiO₄)(F,OH)₂
- Хондродит – Mg₅(SiO₄)₂(F,OH)₂
- Хумит – Mg₇(SiO₄)₃(F,OH)₂
- Цлинохумите – Mg₉(SiO₄)₄(F,OH)₂
Датолит – CaBSiO₄(OH)
Титанит – CaTiSiO₅
Хлоритоид – (Fe,Mg,Mn)₂Al₄Si₂O₁₀(OH)₄
Муллит (ака Порцелаинит) – Al₆Si₂O₁₃

Соросиликати

Соросиликати (од грчког σωρός sōros, хрпа, гомила) садрже изоловане пиросиликатне ањоне Си
2О6−
7, који се састоје од двоструког тетраедра са заједничким кисеоничним теменом — силицијум:кисеоник однос је 2:7. Никел–Струнцова класификација је 09.Б. Примери су:

Хемиморфит (каламин) – Zn₄(Si₂O₇)(OH)₂·H₂O
Лавсонит – CaAl₂(Si₂O₇)(OH)₂·H₂O
Аксинит – (Ca,Fe,Mn)₃Al₂(BO₃)(Si₄O₁₂)(OH)
Илваит – CaFe^II₂Fe^IIIO(Si₂O₇)(OH)
Епидотна група (има обе (SiO₄)⁴⁻ и (Si₂O₇)⁶⁻ групу)
- Епидот – Ca₂(Al,Fe)₃O(SiO₄)(Si₂O₇)(OH)
- Зоисит – Ca₂Al₃O(SiO₄)(Si₂O₇)(OH)
  - Танзанит – Ca₂Al₃O(SiO₄)(Si₂O₇)(OH)
- Клинозоисит – Ca₂Al₃O(SiO₄)(Si₂O₇)(OH)
- Аланит – Ca(Ce,La,Y,Ca)Al₂(Fe^II,Fe^III)O(SiO₄)(Si₂O₇)(OH)
- Доласеите-(Це) – CaCeMg₂AlSi₃O₁₁F(OH)
Весувианит (идокрас) – Ca₁₀(Mg,Fe)₂Al₄(SiO₄)₅(Si₂O₇)₂(OH)₄

Циклосиликати

Циклосиликати (од грчког κύκλος kuklos, круг), или прстенасти силикати, имају три или више тетраедра повезана у прстен. Општа формула је (Si_xO_3x)^2x−, где један или више атома силицијума могу да буду замењени другим 4-координисаним атомом. Силицијум:кисеоник однос је 1:3. Двоструки прстенови имају формулу (Si_2xO_6x)^2x−. Никел–Струнцова класификација је 09.C. Могуће еличине прстена су:

6 јединица [Si₆O₁₈], берил (црвено: Si, плаво: O)
3 јединице [Si₃O₉], бенитоит
4 јединице [Si₄O₁₂], папагоит
9 јединица [Si₉O₂₇], еудиалит
6 унитс, двоструки прстен [Si₆O₁₈], миларит

Неки примери минерала су:

трочлани једноструки прстен
- Бенитоит – BaTi(Si₃O₉)
четворочлани једноструки прстен
- Папагоит – ЦаЦуАлСи
  2О
  6(ОХ)
  3.
шесточлани једноструки прстен
- Берил – Be₃Al₂(Si₆O₁₈)
- Базит – Be₃Sc₂(Si₆O₁₈)
- Сугилит – KNa₂(Fe,Mn,Al)₂Li₃Si₁₂O₃₀
- Турмалин – (Na,Ca)(Al,Li,Mg)₃₋(Al,Fe,Mn)₆(Si₆O₁₈)(BO₃)₃(OH)₄
- Пезотаит – Cs(Be₂Li)Al₂Si₆O₁₈
- Осумилит – (K,Na)(Fe,Mg)₂(Al,Fe)₃(Si,Al)₁₂O₃₀
- Кордиерит – (Mg, Fe)₂Al₄Si₅O₁₈
- Секанинаит – (Fe⁺², Mg)₂Al₄Si₅O₁₈
деветочлани једноструки прстен
- Евдиалит – На
  15Ца
  6(Фе,Мн)
  3Зр
  3СиО(О,ОХ,Х
  2О)
  3(Си
  3О
  9)
  2(Си
  9О
  27)
  2(ОХ,Цл)
  2
шесточлани двоструки прстен
- Миларит – K₂Ca₄Al₂Be₄(Si₂₄O₆₀)H₂O

Прстен у аксиниту садржи два B и четири Si тетраедра и у великој мери је искривљен у поређењу са другим шесточланим прстеновима циклосиликата.

Иносиликати

Иносиликати (од грчког ἴς is [генитив: ἰνός inos], влакно), или ланци силиката, имају међусобном повезане ланце силикатних тетраедара са било SiO₃, у 1:3 односу за једаноланчане или Si₄O₁₁, 4:11 односу за дволанчане врсте. Никел–Струнцова класификација је 09.D – чији су примери:

Једноланчани иносиликати

Пироксенска група
- Енстатит – ортоферосилитна серија
  - Енстатит – MgSiO₃
  - Феросилит – FeSiO₃
- Пигеонит – Ca_0.25(Mg,Fe)_1.75Si₂O₆
- Диопсид – хеденбергитна серија
  - Диопсид – CaMgSi₂O₆
  - Хеденбергит – CaFeSi₂O₆
  - Аугит – (Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al)₂O₆
- Натријум пироксенска серија
  - Јадеит – NaAlSi₂O₆
  - Аегирин (или акмит) – NaFe^IIISi₂O₆
- Сподумен – LiAlSi₂O₆
Пироксеноидна група
- Воластонит – CaSiO₃
- Родонит – MnSiO₃
- Пектолит – NaCa₂(Si₃O₈)(OH)

Дволанчани иносиликати

Амфиболна група
- Антофилит – (Mg,Fe)₇Si₈O₂₂(OH)₂
- Камингтонитна серија
  - Камингтонит – Fe₂Mg₅Si₈O₂₂(OH)₂
  - Грунерит – Fe₇Si₈O₂₂(OH)₂
- Тремолитна серија
  - Тремолит – Ca₂Mg₅Si₈O₂₂(OH)₂
  - Актинолит – Ca₂(Mg,Fe)₅Si₈O₂₂(OH)₂
- Хорнбленд – (Ca,Na)_2–3(Mg,Fe,Al)₅Si₆(Al,Si)₂O₂₂(OH)₂
- Натријум амфиболна група
  - Глаукофан – Na₂Mg₃Al₂Si₈O₂₂(OH)₂
  - Риебекит (асбест) – Na₂Fe^II₃Fe^III₂Si₈O₂₂(OH)₂
  - Арфведсонит – Na₃(Fe,Mg)₄FeSi₈O₂₂(OH)₂

Иносиликат, пироксенска фамилија, са дво-периодичним појединачним ланцом (Si₂O₆), диопсид
Иносиликат, цлиноампхиболе, са дво-периодичним двоструким ланцима (Si₄O₁₁), тремолит
Иносиликат, неразранати 3-периодични појединачни ланац воластонита
Иносиликат са 5-периодичним појединачним ланцом, родонит
Иносиликат са цикличним разгранатим 8-периодичним ланцом, пељит

Референце

^ „Минерал - Силицатес”. британница.цом. Архивирано из оригинала 25. 10. 2017. г. Приступљено 08. 05. 2018.
^ Деер, W.А.; Хоwие, Р. А.; Зуссман, Ј. (1992). Ан интродуцтион то тхе роцк-форминг минералс (2нд изд.). Лондон: Лонгман. ИСБН 978-0-582-30094-1.
^ Хурлбут, Цорнелиус С.; Клеин, Цорнелис (1985). Мануал оф Минералогy (20тх изд.). Wилеy. ИСБН 978-0-471-80580-9.
^ Деер, W.А.; Хоwие, Р.А., & Зуссман, Ј. (1992). Ан интродуцтион то тхе роцк форминг минералс (2нд едитион ед.). Лондон: Лонгман. ISBN 978-0-582-30094-1.
^ Хурлбут, Цорнелиус С.; Клеин, Цорнелис ||1985). Мануал оф Минералогy, Wилеy, (20тх едитион ед.). ISBN 978-0-471-80580-9.

Спољашње везе

[1] „Минерал - Силицатес”. британница.цом. Архивирано из оригинала 25. 10. 2017. г. Приступљено 08. 05. 2018.

[deer-2] Деер, W.А.; Хоwие, Р. А.; Зуссман, Ј. (1992). Ан интродуцтион то тхе роцк-форминг минералс (2нд изд.). Лондон: Лонгман. ИСБН 978-0-582-30094-1.

[hurlbut-3] Хурлбут, Цорнелиус С.; Клеин, Цорнелис (1985). Мануал оф Минералогy (20тх изд.). Wилеy. ИСБН 978-0-471-80580-9.

[4] Деер, W.А.; Хоwие, Р.А., & Зуссман, Ј. (1992). Ан интродуцтион то тхе роцк форминг минералс (2нд едитион ед.). Лондон: Лонгман. ISBN 978-0-582-30094-1.

[5] Хурлбут, Цорнелиус С.; Клеин, Цорнелис ||1985). Мануал оф Минералогy, Wилеy, (20тх едитион ед.). ISBN 978-0-471-80580-9.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]