Силикаты

К классу силикатов относится наибольшее число минералов, входящих в состав земной коры. Эти минералы слагают большинство горных пород. Во всех силикатах каждый ион кремния Si⁴⁺ находится в соединении с четырьмя ионами кислорода (может быть изображен формулой [SiO₄]^4-). Основная структурная единица силикатов – кремнекислородный тетраэдр – группировка, состоящая из четырех больших ионов кислорода и одного иона кремния. Все минералы силикатов разделяются в зависимости от способов сочленения кремнекислородных тетраэдров на следующие группы: островные, кольцевые, цепочечные, ленточные, листовые и каркасные (рис. 12).

1) Островные силикаты. В структуре силикатов этой группы кремнекислородные тетраэдры не имеют общих вершин, т.е. общих ионов кислорода, и удерживаются в решетке ионами других элементов. К островным силикатам из широко распространенных породообразующих минералов относятся оливин и гранат.

Оливин (Fe,Mg) [SiO₄] – железомагнезиальный, бедный кремнекислотой силикат он характерен для ультраосновных или основных изверженных пород.

Гранаты встречаются преимущественно в метаморфических и метаморфизованных породах реже в изверженных породах.

2) Кольцевые силикаты. Силикаты, структура которых образована кольцами из трех, четырех или шести кремнекислородных тетраэдров называются кольцевыми.

Представителем является берилл Ве₂А1₃ [Si₆O₁₈] – полупрозрачный и прозрачный зеленый минерал, образующий шестигранные призматические кристаллы.

К этой же группе относится турмалин – сложный бороалюмо-силикат встречающийся главным образом в гранитных породах и пегматитовых телах, а также в сланцах на границе с магматическими породами.

3) Цепочечные силикаты. В структуре силикатов этой группы кремнекислородные тетраэдры соединены в неправильные цепочки. Цепочечные силикаты состоят из одинарных цепочек тетраэдров. В группу этих силикатов входят железомагнезиальные силикаты семейства пироксенов, среди которых различают моноклинныеи ромбические.

Представителем моноклинных пироксенов является авгит Са(Mg,Fe,Al)[(SiAl)₂O₆] – минерал сложного и непостоянного химического состава. В структуре авгита алюминий находится в центре кислородных тетраэдров, занимая место кремния. Для этого минерала характерны кристаллы зеленовато-черного цвета с восьмиугольным сечением и блестящими гранями. Среди ромбических пироксенов выделяются энстатит Mg₂[Si₂O₆]₆ и гиперстен (Fe, Mg)₂[Si₂О₆].

Рис. 12 Типы соединения кремнекислородных тетраэдров: I – изолированный тетраэдр, II – группа из двух тетраэдров (сдвоенных), группы соединённых тетраэдров образующих: III – кольца, IV – цепочку, V – ленту, VI – слой (лист).

4) Ленточные силикаты. Наиболее распространенными представителями этих силикатов являются амфиболы, которые входят в состав магматических и метаморфических горных пород.

Наиболее широко развиты моноклинные амфиболы, главным образом роговая обманка. Роговая обманка имеет светло-темно-зеленый и буровато-черный цвет. От авгита она отличается волокнистостью и шелковистым блеском вытянутых столбчатых кристаллов.

5) Листовые (слоевые) силикаты. Если ленты тетраэдров соединяются в один непрерывный слой, то образуется структура листовых силикатов.

К листовым силикатам относятся тальк, серпентин и каолинит, а к листовым алюмосиликатам – слюды, хлориты и гидрослюды, из которых наиболее характерным является глауконит, образующийся в морских условиях.

Тальк Mg₃(OH)₂ [Si₄О₁₀] – магнезиальный листовой силикат. Плотная разновидность талька называется жировиком, а горная порода, состоящая из талька, - горшечным камнем, или талькитом.

Серпентин Mg₆(OH)₈ [Si₄O₁₀] отличается от талька только большим содержанием магния и меньшим – кремнезема. Горная порода, состоящая из серпентина, часто называется серпентинитом, или змеевиком – по зеленой пятнистой окраске («серпенс» - змея). Широко известна волокнистая разность серпентина – асбест.

Каолинит Al₄(OH)₈[Si₄O₁₀] формируется при химическом выветривании алюмосиликатов магматических пород на поверхности земли. Он входит в состав многих глин. Землистые рыхлые массы каолинита называются каолином.

Слюды – имеют важное породообразующее значение. Они входят в состав многих магматических и метаморфических горных пород.Общее количество слюд в породах земной коры – около 4%. Породообразующее значение имеют мусковит и биотит.

Мусковит KA1₂(OH,F) [A1SiO_io] – бесцветная или слабо окрашенная желтоватая, зеленоватая прозрачная калиевая слюда.

Биотит K(Mg, Fe²⁺, Fe³⁺, A1)₃(OH, F)₂[AlSi₃O₁₀] – магнезиально-железистая слюда зеленовато - или коричневато-черного цвета.

Хлориты – водные алюмосиликаты магния и железа. Название этим минералам дано по своеобразному зеленому цвету («хлорос» - зеленый). Хлориты развиты в основном в метаморфических породах, в которых они формируются за счет магнезиально-железистых силикатов. Некоторые из хлоритов содержат до 38% железа и используются как железные руды.

Глауконит K(Fe^{3 +}, Al, Fe^{2 +}, Mg)_2-3(OH)₂[AlSi₃O₁₀]^.nH₂Oотносится к группе гидрослюд. Он является смесью нескольких минералов. Глауконит образуется в неглубоких морских бассейнах и широко распространен в песках, глинах, опоках, известняках и других осадочных породах, где встречается в виде скрытокристаллических зернышек округлой формы.

6) Каркасные силикаты. В их решетке кремнеалюмокислородные тетраэдры соединены друг с другом всеми четырьмя вершинами, в результате чего образуется каркас. Каркасные силикаты делятся на две группы минералов: полевые шпаты и фельдшпатоиды.

По химическому составу среди полевых шпатов выделяются калиево-натриевые (щелочные) и известково-(кальциево)-натриевые, или плагиоклазы.

Из щелочных полевых шпатов важное значение имеет ортоклаз K[AlSi₃O₈] – минерал с желтовато-розовой и мясокрасной окраской, кристаллизующийся в моноклинной сингонии и образующий прямоугольные сколы по спайности в двух направлениях (от греч. «ортоклаз» - прямоколющийся). К этой же группе относится микроклин, аналогичный ортоклазу по химическому составу, но кристаллизующийся в триклинной сингонии.

Фельдшпатоиды по химическому составу сходны с полевыми шпатами, но беднее их кремнекислотой.

Н ефелин (Na,К) [AlSiO₄]. входит в состав бескварцевых щелочных магматических пород – нефелиновых сиенитов.