Большая Советская Энциклопедия
Шрифт:
В основе структур всех С. лежит кремнекислородный радикал [SiO4]4- в форме тетраэдра. Важной особенностью С. является способность к взаимному сочетанию (полимеризации) двух или нескольких кремнекислородных тетраэдров через общий атом кислорода. Характер этого сочетания учитывается при классификации С. Кроме того, в классификации С. учитываются состав радикалов (Si, Al, В, Be, Ti, Zr, U) и состав катионов (К, Na, Ca, Mg, Fe, Mn, Al), наличие и характер в составе С. воды или гидроксильных групп, наличие дополнительных анионных групп.
В случаях, когда в структуре С. другие тетраэдрические 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 —
Структура С. По характеру сочетания кремнекислородных тетраэдров выделяется 5 подклассов С.: островные, кольцевые, цепочечные, слоистые, каркасные.
Островные С. Сюда относятся С. с изолированными тетраэдрами [Si 04]^» — ортосиликаты, связанные посредством расположенных между ними октаэдрических катионов (рис., 1), или с изолированными парами тетраэдров [Si2O7]6- — диортосиликаты, которые 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 Al2[SiO4] O, титанита CaTi [SiO4] O и др. (с добавочными анионами F– , O2-, OH– ); к диортосиликатам — группы бертрандита Be4[Si2O7j (OH)2, ильваита CaFe3x[Si2O7] O (OH) и др.; к ортодиортосиликатам относятся группы везувиана Ca19 Mg3Al10[Si2O7]4x[SiO4]10O2(OH)6, эпидота Са, Ce, Fe3+, Fe2+, Al2[Si2O7]x [SiO4] Ox(OH) и др.
Кольцевые С. характеризуются кольцевой структурой, в которой 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 [Si4O12]8- — группа тарамеллита Ba2Fe2[Si4O12](OH)2, типа [Si6O18]12- — группы берилла Be3Al2[Si6O18], кордиерита Mg2Al3[AISi5O18] и др.; типа [Si8O24]12- — группа мьюкрита Ba10CaMnTi2[Si8O24]x(Cl, OH, O)12x4H2O. Ко вторым относятся кольца типа [Si8O20]12- — группа эканита Ca2Th [Si8O20], и типа [Si12O30]12- — группа миларита KCa2Be2AI [Si12O30].
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
Слоистые С. характеризуются непрерывными в двух направлениях слоями кремнекислородных тетраэдров, образующими бесконечные двухмерные радикалы, которые в зависимости от пространственного положения кремнекислородных тетраэдров в слое имеют различную формулу; для слоя, состоящего из шестерных колец, характерен радикал типа [Si4O10]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)[AlSi3O10]x(OH, F)2, группы пирофиллита Al2[Si4O10](OH)2 и талька Mg3[Si4O10]x(OH)2, каолинита Al4[Si4O10](OH)8 и серпентина Mg6[Si4O10](OH)8, галлуазита Al4(H2O)4[Si4O10](OH)8, хлоритов; к слоистым относится гадолинит FeY2x[Be2Si2O10]; к титаносиликатам — астрофиллит (К, Na)3(Mn, Fe)7[Ti2(Si4O12)2xO2(OH)5; к ураносиликатам — склодовскит (H3O)2Mg [UO2(SiO4)]2x3H2O 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 [AlmSin-mO2n] m-. К ним относятся минералы группы полевых шпатов Na [AISi3O8] — K [AISi3O8] — Ca [Al2Si2O8], нефелина KNa3[AISiO4], петалита Li [AISi4O10], данбурита Ca [B2Si2O8l, цеолитов, содалита Na4[AISiO4]3Cl, гельвина Mn4[BeSiO4]3S (см. Содалита группа) и др.
В структурах С. установлено значительное число различных типов цепочек, лент, сеток и каркасов из тетраэдров.
По составу тетраэдрических радикалов различаются простые С. с кремнекислородным радикалом [SiO4]4- и сложные С., в которых вместе с [SiO4]4- присутствуют тетраэдрические группы алюминия (алюмосиликаты), бериллия (бериллосиликаты), бора (боросиликаты), титана (титаносиликаты), циркония (цирконосиликаты), урана (ураносиликаты). Наряду с этим выделяются силикаты Al, Be, Ti, Zr, в которых эти элементы играют роль таких же катионов, как Mg, Fe и др., соединяясь с кремнекислородными тетраэдрами не вершинами, а ребрами или через вершины, поделенные между двумя тетраэдрами.
Катионы, входящие в состав С., разделяются прежде всего на 2 группы: малые катионы — Mg2+, Al3+, Fe2+, Mn2+ и др., частично Ca2+, имеющие обычно октаэдрическую координацию (содержащие их соединения составляют первую главу кристаллохимии С., по Н. В. Белову, 1961), и крупные катионы — К+, Na+, Ca2+, Ba2+, Sr2+, редкоземельных элементов, образующие соответственно более крупные координационные полиэдры: 8-, 9-, 12-вершинники, ребра которых соизмеримы уже с размерами не одиночных [SiO4]4- тетраэдров, а групп [Si2O7]6- (с этими соединениями связана вторая глава кристаллохимии С.).