16.Силикаты с островной структурой (орто-, диорто-, кольцевые силикаты). Химическая и структурная характеристика, общие свойства.

Островными называются такие силикаты, в кристаллической решетке которых присутствуют разобщенные «островки» — кремнекислородные тетраэдры, одиночные или спаренные.

В подкласс островных силикатов включаются ортосиликаты, содержащие изолированные тетраэдры [SiO4]4-; диортосиликаты, содержащие сдвоенные тетраэдры состава [Si2O7]6-, а также ортодиортосиликаты, в которых присутствуют одновременно и одиночные, и сдвоенные кремнекислородные тетраэдры.

Для островных силикатов характерны: высокая твердость, часто изометрические формы кристаллов, сравнительно большой удельный вес.

Окраска их обусловлена присутствием ионов-хромофоров — Fe2+, Fe3+, Со2+, Ni2+, Mn2+, Cr3+, Ti4+; если такие ионы отсутствуют, минералы бесцветны или окрашены в белый цвет, иногда со слабым цветным оттенком. Ведущую роль в окраске ортосиликатов играет взаимное замещение Mg и Fe. При разложении в кислотах островные силикаты дают студенистый гель (коллоид) кремнезема.

Для силикатов со сдвоенными тетраэдрами [Si2 O7]6- характерны более удлиненные (столбчатые и шестоватые) призматические, а также уплощенные и таблитчатые кристаллы.

Устойчивость орто- и диортосиликатов по отношению к выветриванию во многом зависит от содержания в них железа, особенно закисного. Безжелезистые или маложелезистые ортосиликаты (хризолит и др.) обычно весьма устойчивы в поверхностных условиях.

17. Островные силикаты без добавочных анионов. Химическая и структурная характеристика, диагностические свойства, генезис, практическое использование.

Силикаты и алюмосиликаты представляют собой обширную группу минералов. Для них характерен сложный химический состав и изоморфные замещения одних элементов и комплексов элементов другими. Главными химическими элементами, входящими в состав силикатов, являются Si, O, Al, Fe²⁺, Fe³⁺, Mg, Mn, Ca, Na, K, а также Li, B, Be, Zr, Ti, F, H, в виде (OH)¹⁻ или H₂O и др.

В основе структурного строения всех силикатов лежит тесная связь кремния и кислорода; эта связь исходит из кристаллохимического принципа, а именно из отношения радиусов ионов Si (0.39Å) и O (1.32Å). Каждый атом кремния окружён тетраэдрически расположенными вокруг него атомами кислорода. Таким образом, в основе всех силикатов находятся кислородные тетраэдры или группы [SiO₄]₃, которые различно сочетаются друг с другом. В зависимости от того, как сочетаются между собой кремнекислородные тетраэдры, различают следующие структурные типы силикатов:

1. Островные силикаты, то есть силикаты с изолированными тетраэдрами [SiO₄]⁴⁻ и изолированными группами тетраэдров: а) силикаты с изолированными кремнекислородными тетраэдрами. Их радикал [SiO₄]⁴⁻, так как каждый их четырёх кислородов имеет одну валентность. Между собой эти тетраэдры непосредственно не связаны, связь происходит через катионы; б) Островные силикаты с добавочными анионами О²⁻, ОН¹⁻, F¹⁻ и др. в) Силикаты со сдвоенными тетраэдрами. Отличаются обособленными парами кремнекислородных тетраэдров [Si₂O₇]⁶⁻. Один из атомов кислорода у них общий, остальные связаны с катионами. г) Кольцевые силикаты. Характеризуются обособлением трёх, четырёх или шести групп кремнекислородных тетраэдров, образующих кроме простых колец (см. Схему в, г), также и «двухэтажные». Радикалы их [Si₃O₉]⁶⁻, [Si₄O₁₂]⁸⁻, [Si₆O₁₈]²⁻, [Si₁₂O₃₀]¹⁸⁻. Представители: оливины, гранаты, циркон, титанит, топаз, дистен, андалузит, ставролит, везувиан, каламин, эпидот, цоизит, ортит, родонит, берилл, кордиерит, турмалин и др.

2. Цепочечные силикаты, силикаты с непрерывными цепочками из кремнекислородных тетраэдров (см. Схему, д, е). Тетраэдры сочленяются в виде непрерывных обособленных цепочек. Их радикалы [Si₂O₆]⁴⁻ и [Si₃O₉]⁶⁻. Представители: пироксены ромбические (энстатит, гиперстен) и моноклинные (диопсид, салит, геденбергит, авгит, эгирин, сподумен, волластонит, силлиманит). Цепочечные силикаты характеризуются средними плотностью и твердостью и совершенной спайностью по граням призмы. Встречаются в магматических и метаморфических горных породах.

3. Поясные (Ленточные) силикаты, это силикаты с непрерывными обособленными лентами или поясами из кремнекислородных тетраэдров. Они имеют вид сдвоенных, не связанных друг с другом цепочек, лент или поясов. Радикал структуры [Si₄O₁₁]⁶⁻. Представители: тремолит, актинолит, жадеит, роговая обманка.

4. Листовые силикаты, это силикаты с непрерывными слоями кремнекислородных тетраэдров. Радикал структуры [Si₂O₅]²⁻. Слои кремнекислородных тетраэдров обособлены друг от друга и связаны катионами. Представители: тальк, серпентин, хризотил-асбест, ревдинскит, полыгорскит, слюды (мусковит, флогопит, биотит), гидрослюды (вермикулит, глауконит), хлориты (пеннит, клинохлор и др), минералы глин (каолинит, хризоколла, гарниерит и др.), мурманит.

5. Силикаты с непрерывными трёхмерными каркасами, или каркасные силикаты. В этом случае все атомы кислорода общие. Такой каркас нейтрален. Радикал [SiO₂]⁰. Именно такой каркас отвечает структуре кварца. На этом основании его относят не к окислам, а к силикатам. Разнообразие каркасных силикатов объясняется тем, что в них присутствуют алюмокислородные тетраэдры. Замена четырёхвалентного кремния на трехвалентный алюминий вызывает появление одной свободной валентности, что в свою очередь влечет за собой вхождение других катионов (например калия и натрия). Обычно отношение Al к Si равно 1:3 или 1:1.