Классификация силикатов

Классификация силикатов и их аналогов производится по их структурам. Так выделяют шесть подклассов: островные, кольцевые, цепочечные, ленточные, слоистые, каркасные.

К островным силикатам относятся силикаты с группами (SiO₄)^4–и (Si₂O₇)^6-. В некоторых учебниках выделяют ортосиликаты, диортосиликаты, орто-диортосиликаты, метасиликаты, диметасиликаты. Кольцевые силикаты иногда относятся к островным силикатам, иногда к силикатам с замкнутыми цепочками. Силикаты с цепочками и лентами в некоторых учебниках и монографиях объединены под общим названием «цепочечные» (но с одинарными и сдвоенными цепочками). Кварц в одних книгах относят к оксидам, в других – к силикатам. Есть классификации с нуль-, моно-, ди-, трисиликатами и т. д. Однако какими бы ни были классификации, суть минералогии, как говорил о минералогии еще В. И. Вернадский, – не в статическом описании минералов как мертвых тел, а в изучении явлений и процессов.

Островные силикаты

Это наиболее многочисленный подкласс минералов среди силикатов. Его типичными представителями является оливин, альмандин Fe₃Al₂(Si₄)₃и другие гранаты, топазAl₂(SiO₄)F₂, эпидотCa₂(Al,Fe)(SiO₄)(Si₂O₇)O(OH). Состав этих силикатов может быть разным – это минералы магния, железа, алюминия, марганца, редких земель, тория, циркония, ниобия и др. Ни в одном другом подклассе нет такого разнообразия катионов. К этому подклассу также относятся совсем особые по составу и структуре минералы – силикофосфаты, с дополнительными радикалами (P₂O₇)^4-и (PO₄)^3-(например минерал ломонсовит с приблизительной формулойNa₅Ti₂(Si₂O₇)(PO₄)O₂и силикокарбонаты (например, спёрритCa₅(SiO₄)₂(CO₃) и др.).

Некоторые из этих минералов очень широко распространены в природе и являются породообразующими, например, оливин, эпидот, гранат, кианит. Другие встречаются реже. Практическое значение имеет лишь ничтожная часть от общего числа этих минералов. В качестве абразивов используются гранаты. Драгоценными или полудрагоценными являются топаз, некоторые разновидности гранатов (альмандин, пироп, демантоид, уваровит), хризолит (оливин), циркон. Рудными минералами являются фенакит Be₂(SiO₄) (бериллий), тортвейтитSc₂(Si₂O₇)(скандия), виллемит и гемиморфитZn₂(SiO₄)(цинка), циркон (Zr,Hf)(SiO₄) (цирконий и гафний).

Лекция 9 Кристаллохимические особенности островных силикатов

Кристаллохимические особенности островных силикатов определяются: 1) присутствием в минералах орто- (SiO₄)^4-и диортогрупп (Si₂O₇)^6-; 2) большой ролью в минералах этой группы катионов октаэдрической координации с ионными радиусами 0,060–0,080 нм³(Ti⁴⁺,Fe³⁺,Nb⁵⁺,Mg²⁺,Fe²⁺), главными из которых являются магний и железо. Структуры силикатов этого класса наиболее прочны и компактны среди силикатов других подклассов. Во многих минералах этой подгруппы большую роль играют сравнительно крупные катионы восьмерной (и более) координацииCa²⁺(0,106),Na⁺(0,098),Ce³⁺(0,0118). Их координационные полиэдры несоразмерны с тетраэдрами и октаэдрами, поэтому структура таких минералов за небольшим исключением (гроссуляр), менее компактна.

Характерная особенность алюминия в островных силикатах заключается в том, что он входит в состав минералов в качестве катиона – занимает октаэдрические позиции.

Разнообразие катионов, их различные радиусы и свойства приводят к усложнению кристаллических структур островных силикатов и частому вхождению в их состав дополнительных анионов F^–и (OH)^–. Особенно характерно это для минералов, содержащих одновременно группы (SiO₄)^4-и (Si₂O₇)^6-и различающиеся по металлическим свойствам катионы, например, кальций и титан (титанит), кальций и алюминий (эпидот), калий, натрий и титан (лампрофиллит). Дополнительные анионы характерны также для силикатов, в состав которых входят только группы (SiO₄)^4-и алюминий в качестве катиона, – топазAl₂(SiO₄)F₂, кианитаAl₂(SiO₄)О и др.

Принцип строения орто- и диортосиликатов показан на схеме кристаллического строения оливина и гемиморфита Zn₄(Si₂O₇)(OH)₂H₂O. У оливина тетраэдрические группы (SiO₄) соединяются через катионы, а у гемиморфита комплексные анионы (Si₂O₇) соединяются через катионы.