Ортосиликаты » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Ортосиликаты

10.07.2021

В структурах ортосиликатов тетраэдры SiO4 изолированы (см. рис. 10.2) и связаны друг с другом только ионными связями через координационные полиэдры других катионов. Их структуры определяются главным образом размером и зарядом катионов. Упаковка атомов в структурах ортосиликатов в общем плотная, в связи с чем минералы этого подкласса имеют относительно высокий удельный вес и твердость. Поскольку тетраэдры SiO4 изолированы и не связаны, например, в цепочки или слои, габитус ортосиликатов в основном изометрический, а направления явно выраженной спайности отсутствуют. Несмотря на то что Al3+ обычно легко замещает в силикатах кремний в тетраэдрических позициях, количество Al, замещающего кремний в SiO4-тетраэдрах ортосиликатов, в общем низкое.

Очень широко распространенными минералами подкласса ортосиликатов, особенно в составе изверженных пород, образовавшихся при высоких температурах, являются форстерит Mg2SiO4 и фаялит Fe2SiO4 конечные члены ряда оливина (Mg, Fe)2Si04. Структуру оливина, которая показана на рис. 10.3, можно рассматривать как состоящую из слоев, параллельных {100}. Эти слои состоят из групп октаэдров, связанных через изолированные друг от друга тетраэдры SiO4. Октаэдрические позиции обозначаются как M1 и М2, причем позиция M1 является несколько искаженной, а позиция М2 относительно правильной. В структуре оливинов (Mg, Fe)2SiО4 Mg и Fe2+ занимают позиции M1 и М2 без какого-либо предпочтения в пользу одной из них. Однако в монтичеллите — кальцевом минерале, имеющем структуру оливина CaMgSiO4, — Ca входит в позицию Ml, а Mg — в позицию M2.
Ортосиликаты

Вторая группа распространенных минералов подкласса ортосиликатов — гранаты, особенно специфичные для метаморфизо-ванных пород. Их структурная формула может быть представлена как A3B2 (SiO4)3, где А и В означают позиции катионов с координацией соответственно 8 и 6. Позиции А заселены довольно крупными двухвалентными катионами, а позиции В — меньшими по размеру трехвалентными катионами. В силу такого распределения катионов по размерам, мы можем ожидать довольно четкого разделения гранатов, у которых позиция А заполнена Ca или такими легко замещающими друг друга двухвалентными катионами, как Mg2+, Fe2+ и Mn2+. Точно так же, в силу ограниченности изоморфных замещений в позициях В, следует ожидать разделения гранатов на алюминиевые, железистые и хромовые. Эти две тенденции хорошо выражены в делении гранатов на две подгруппы — пиральспиты (Ca в позиции А отсутствует; В = Al) и уграндиты (А = Ca):

Приведенная классификация является прекрасным мнемоническим приемом для запоминания названий и формул. Другая группировка по ионам в позиции В дает три неравных подгруппы:

В ограниченном количестве группы SiO4 могут замещаться тетраэдрическими гидроксильными группами (OH)4 в гидрогранатах, таких как гидрогроссуляр Ca3Al2Si2O8(SiO4)1-m (OH)4 где m изменяется от 0 до 1. В позицию В может входить Ti4+, что сопровождается одновременным замещением Ca на Na в позициях А и приводит к образованию черного меланита.

Структура граната, показанная на рис. 10.4, состоит из чередующихся тетраэдров SiO4 и октаэдров BO6, соединяющихся вершинами в бесконечный трехмерный каркас. Позиции А имеют восьмерное окружение ионами кислорода, образующее неправильные координационные полиэдры.

Алюмосиликаты из подкласса ортосиликатов — кианит, силлиманит и андалузит — обычно встречаются в метаморфических породах средней и высокой степени метаморфизма, обогащенных Al. Эти три минерала являются различными полиморфными модификациями одного вещества, Al2SiO3, структурную формулу которого можно записать в виде Аl[4-6] Аl[6] SiO5 (цифры в квадратных скобках означают координационное число). Цепи соединенных ребрами октаэдров, параллельные оси с, характерны для всех трех структур (рис. 10.5). В кианите Al[6] Al[6] SiO5 триклинной полиморфной модификации, имеющей пространственную группу P1, все атомы Al имеют октаэдрическую координацию. Одни из них образуют цепочки октаэдров, параллельные оси с, другие расположены в изолированных октаэдрах. В силлиманите Al[4]Al[6] SiO5 ромбической полиморфной модификации с пространственной группой Pbnm октаэдрически координированные атомы Al образуют цепочки (см. рис. 10.5, а), а параллельно им идут цепочки из чередующихся тетраэдрических групп AlO4 и SiO4. В другой ромбической полиморфной модификации, андалузите A[95] Al[6] SiO5, имеющем пространственную группу Рnnm, половина атомов Al находится в октаэдрах, образующих цепочки, а вторая половина размещена в пятивершинниках (см. рис. 10.5, б), соединяющихся с тетраэдрами SiO4.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: