| 8406202 9216 1210 912 1 вместе с кварцем ок. 87%) и более 95% изверженных горных пород. С. включают ок. 500 минеральных видов, в т. ч. важнейшие породообразующие - полевые шпаты, пироксены, амфиболы, слюды и др.
Современная классификация С. основана на кристаллохимич. данных, обобщающих результаты химических и рентгенографических исследований структур силикатных минералов (см. Кристаллохимия).
В основе структур всех С. лежит кремнекислородный радикал [SiO4]4- в форме тетраэдра. Важной особенностью С. является способность к взаимному сочетанию (полимеризации) двух или неск. кремнекислородных тетраэдров через общий атом кислорода. Характер этого сочетания учитывается при классификации С. Кроме того, в классификации С. учитываются состав радикалов (Si, А1, В, Be, Ti, Zr, U) и состав катионов (К, Na, Ca, Mg, Fe, Mn, A1), наличие и характер в составе С. воды или гидроксильных групп, наличие дополнительных анионных групп.
В случаях, когда в структуре С. др. тетраэдрич. радикалы играют одинаковую роль с тетраэдрами [SiO4]4-, выделяют алюмосиликаты, боросиликаты и бериллосиликаты, а также гетерогенные каркасные и слоистые титано- и цирконосиликаты. В номенклатуре С. наряду со структурными обозначениями, связанными с типом сочетаний кремнекислородных тетраэдров, иногда используются названия, сохранившиеся от представлений о них как о солях кремниевых кислот: ортосиликаты - соли ортокремниевой кислоты, метасиликаты - соли метакремниевой кислоты и др.
Структура С. По характеру сочетания кремнекислородных тетраэдров выделяется 5 подклассов С.: островные, кольцевые, цепочечные, слоистые, каркасные.
ОстровныеС. Сюда относятся С. с изолированными тетраэдрами [SiO4]4- - ортосиликаты, связанные посредством расположенных между ними октаэдрич. катионов (рис., 1), или с изолированными парами тетраэдров [Si2О7]6- -диортосиликаты, к-рые возникли в результате соединения двух кремнекислородных тетраэдров (рис., 2).
К ортосиликатам относятся группы оливина(MgFe)2[SiO4], циркона Zr[SiO4], гранатов, фенакита Be2[SiO4] и др. (без воды и добавочных анионов), топаза Al2[SiO4]F2, андалузита А12[SiO4]О, титанита CaTi[SiO4]O и др. (с добавочными анионами F-,О2-, ОН-); к диортосиликатам - группы бертрандита Be4[Si2O7](OH)2, ильваита CaFe3 •[Si2O7]O(OH) и др.; к ортодиортосиликатам относятся группы везувиана Са19 Mg3Al1o[Si2O7]4 •[SiO4]1oO2(OH)6, эпидота Ca, Ce, Fe3+, Fe2+, Al2[Si2O7]•[SiO4]O(OH) и др.
Кольцевые С. характеризуются кольцевой структурой, в к-рой группы [SiO4]4- не изолированы, а соединяются общими ионами кислорода в кольца (рис.,3). При этом различают кольца двух типов -простые и двойные ("двухэтажные"). К первым относятся кольца типа [Si3O9]6- -группа волластонита Ca3[Si3O9], типа [Si4Oi2]8- - группа тарамеллита Ba2Fe2 [Si4O12](OH)2, типа [Si6O18]12- - группы берилла Be3Al2[Si6O,8], кордиерита Mg2Al3[AlSi5O18] и др.; типа [Si8O24]12--группа мьюкрита Ва10 CaMnTi2[Si8O24]•(С1, ОН, O)l24H2O. Ко вторым относятся кольца типа [Si8O20]12- - группа эканита Ca2Th[Si8O2o], и типа [Si12O30]12- -группа миларита КСа2 Ве2 Al[Sii2O30].
Цепочечные С. Простейшие и наиболее распространённые из них представлены непрерывными цепочками кремнекислородных тетраэдров, соединённых вершинами, типа [SiO3]2- или сдвоенными цепочками-лентами типа [Si4O11]6-(рис., 4 и 5). К ним принадлежат группы пироксенов, амфиболов, рамзаита Na2[Ti2Si2O6]O3 и др.
Слоистые С. характеризуются непрерывными в двух направлениях слоями кремнекислородных тетраэдров, образующими бесконечные двухмерные радикалы, к-рые в зависимости от пространственного положения кремнекислородных тетраэдров в слое имеют различную формулу; для слоя, состоящего из шестерных колец, характерен радикал типа [Si4O1o]4- (рис., 6)', при этом в шестерном кольце тетраэдров слоя каждый из шести атомов кремния принадлежит трём таким кольцам, т. е. по два кремния на каждое кольцо. К этому подклассу относятся слюды группы мусковита и биотита K(Mg,Fe2-3)[AlSi3O1o]•(OH,F)2, группы пирофиллита Al2[Si4O10](OH)2 и талька Mg3[Si4O1o]•(ОН)2, каолинита Al4[Si4O1o](OH)8 и серпентина Mg6[Si4O1o](OH)8, галлуазита Al4(H2O)4[Si4O1o](OH)8, хлоритов; к слоистым относится гадолинит FeY2•[Be2Si2O1o]; к титаносиликатам - астрофиллит (К, Ма)з(Мп, Fe)7[Ti2(Si4O12)2• О2(ОН)5; к ураносиликатам - склодовскит (H3O)2Mg[U02(Si04)]23H2O и др.
Каркасные С. характеризуются трёхмерным бесконечным каркасом кремнекислородных тетраэдров типа [SiO4]4-, соединённых всеми четырьмя вершинами друг с другом так, что каждый атом кислорода одновременно принадлежит только двум таким тетраэдрам; общая формула [Alm Sin-mO2n]m-. К ним относятся минералы группы полевых шпатов Na[AlSi3O8]-K[AlSi3O8]-Ca[Al2Si2O8], нефелина KNa3[AlSiO4], петалита Li[AlSi4O1o], данбурита Ca[B2Si2O8], цеолитов, содалита Na4[AlSiO4]3Cl, гельвина Mn4[BeSiO4]3S (см. Содалита группа) и др.
В структурах С. установлено значит. число различных типов цепочек, лент, сеток и каркасов из тетраэдров.
По составу тетраэдрич. радикалов различаются простые С. с кремнекислородным радикалом [SiO4]4- и сложные С., в к-рых вместе с [SiO4]4- присутствуют тетраэдрич. группы алюминия (алюмосиликаты), бериллия (бериллосиликаты), бора (боросиликаты), титана (титаносиликаты), циркония (цирконосиликаты), урана (ураносиликаты), Наряду с этим выделяются силикаты Al, Be, Ti, Zr, в к-рых эти элементы играют роль таких же катионов, как Mg, Fе и др., соединяясь с кремнекислородными тетраэдрами не вершинами, а рёбрами или через вершины, поделённые между двумя тетраэдрами.
Катионы, входящие в состав С., разделяются прежде всего на 2 группы: малые катионы - Mg2+, A13+, Fe2+, Мп2+ и др., частично Са2+, имеющие обычно октаэдрич. координацию (содержащие их соединения составляют первую главу кристаллохимии С., по Н. В. Белову, 19611, и крупные катионы -К+, Na+, Ca2+, Ва2+, Sr2+, редкоземельных элементов, образующие соответственно более крупные координационные полиэдры: 8-, 9-, 12-вершинники, рёбра к-рых соизмеримы уже с размерами не одиночных [SiO4]4---тетраэдров, а групп [Si2O7]6-.(с этими соединениями связана вторая глава кристаллохимии С.).
Для С. характерен изоморфизм, проявляющийся особенно широко среди катионов; вследствие этого в С. распространены ряды твёрдых растворов (непрерывные или со значит. пределами замещений), а также изоморфные примеси. Поэтому даже развёрнутые формулы С., учитывающие осн. изоморфные замещения, всё же являются неполными вследствие большой сложности состава реальных С. Распределение изоморфных катионов в структуре С. зависит от темп-ры и устанавливается рентгенографически или по мёссбауэровским и инфракрасным спектрам. Это свойство позволяет использовать С. в качестве геотермометра.
В составе С. отмечается разнообразие форм вхождения в их структуру водорода - в виде гидроксильных групп, кристаллизационной и цеолитной воды, межслоевой адсорбированной воды и др., изучаемых с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР), термич. анализа, инфракрасной спектроскопии. Во всех подклассах С. выделяются группы с добавочными анионами (О2-,р-,С1-,ОН-, S2-) и радикалами (SО42-, CO32- и др.).
Дальнейшие усложнения в строении С. связаны с явлениями упорядочения (особенно Al - Si в алюмосиликатах и Mg - Fe в оливинах, пироксенах, амфиболах), политипии и смешаннослойных прорастаний (в слоистых С.), полиморфных превращений (напр., андалузит -дистен - силлиманит), распада твёрдых растворов, образования электронно-дырочных центров (см. Дефекты в кристаллах).
Большинство С. в связи с их сложным строением имеет низкую симметрию: ок. 45% кристаллизуется в моноклинной, 20% имеют ромбич. симметрию, 9% -триклинную, 7% -тетрагональную, 10% - тригональную и гексагональную и 9% - кубическую.
Весьма характерно двойникование (двойники роста, механич. и фазовых превращений).
Свойства С. определяются прежде всего типом кремнекислсродного тетраэдра: спайность (несовершенная в островных и кольцевых С., совершенная и зависящая от ориентировки кремнекислородных группировок в цепочечных, слоистых, каркасных С.); твёрдость обычно 5,5-7, кроме слоистых С., в к-рых она понижается до 2-1; плотность около 2500-3500 кг/м3. Цвет большинства С. определяется ионами железа (Fe2+ - зелёный, Fe3+ - бурый, красный, жёлтый, Fe2+ и Fe3+ - синий и др.), в отдельных группах - ионами Ti3+, V4+, Cr3+, Mn2+, Co2+,Ni2+, Cu2+ и их сочетаниями с ионами железа и др.; в некоторых минералах - электронно-дырочными центрами. В ряде случаев окраска связана с микровключениями окрашенных минералов.
Большое значение для точной диагностики С. имеют их оптич. свойства -преломление, оптич. ориентировка и др., измеряемые с помощью Фёдорова столика, иммерсионного метода и др.
Происхождение С. весьма разнообразно: они возникают при кристаллизации магмы, метаморфич. и метасоматич. процессах; реже С. образуются в гидротермальных жилах. Крупные кристаллы С. возникают в пегматитах.
Физико-химич. особенности образования С. в природных условиях определяются с помощью парагенетич. анализа минеральных ассоциаций (см. Парагенезис минералов) с учётом данных детал |
