Геологический толковый словарь

СИЛИКАТЫ — м-лы, солеобразные природные хим. соединения, содержащие SiO₂. Для них характерно разнообразие отношения кремнезема к основанию и большое число соединений переменного состава вследствие изоморфных замещений как катионов оснований, так и Si. Первоначально в основу классификации С. было положено отношение числа атомов кислорода, связанных с кремнеземом, к числу атомов кислорода, связанных с основаниями: выделялись моносиликаты (1 : 1), бисиликаты и т. д. Позже С. рассматривались как соли гипотетических кислот: ортокремниевой (H₄SiO₄) и ее производных — поликремниевых — метакремнистой (Н₂SiO₃) и др. В настоящее время при помощи рентгеноструктурного анализа расшифрованы структуры многих С. Выяснено, что основой структуры С. является скелет из кремнекислородных гр. с очень сильными связями Si — О. Современная классификация С. основана на типах их кремнекислородных скелетов. Кремнекислородный радикал С. — это анион [SiO₄]^4-, представляющий собой тетраэдр с длиной ребра ~2,7 Å, в вершинах которого находятся атомы кислорода, а в центре — атом кремния. Этот анион до своему строению подобен анионам серной, фосфорной и др. типичных кислот, но его особенностью является способность образовывать сложные постройки путем соединения 2 или более тетраэдров через общий атом кислорода. В простейшем случае гр. представляет собой радикал [Si₂O₇]^6-, состоящий из 2 тетраэдров. При дальнейшем усложнении получаются замкнутые кольца из трех — [Si₃O₉]^6-, четырех — [Si₄O₁₂]^8- или шести — , [Si₆O₁₈]^12- тетраэдров. Большое значение имеют бесконечные постройки из тетраэдров типа цепочек [SiO₃]^2-, лент [Si₄O₁₁]⁶, слоев или листов [Si₂O₅]^2-. Наконец, когда каждый атом кислорода одновременно принадлежит 2 соседним тетраэдрам, получается бесконечный в 3-х измерениях каркас. Формула С. с бесконечным в пределе радикалом рассчитывается по числу атомов, приходящихся на одно повторяющееся в постройке звено, В состав С. могут входить почти все элементы, кроме Pl, Pd, Os, Ir, Ag, Au, Hg, Se, Те, Br, I, N, W. Алюминий в С. играет двоякую роль. Он может быть катионом в шестерной, пятерной и четверной координациях, занимая положение в структуре С., одинаковое с Са и Mg, или заменяя Si в тетраэдрах с образованием алюмосиликатов. Аналогичную алюминию роль в С. может играть бор, образуя боросиликаты, бериллий — бериллийсиликаты и др. Различные катионы оснований в С. могут занимать сходные структурные положения и изоморфно заменять друг друга с образованием соединений переменного состава, напр., Mg²⁺ и Fe²⁺ в оливине.

Известны групповые замещения катионов но типу Na¹⁺ Si⁴⁺ — Ca²⁺Al³⁺, напр., в ряде плагиоклазов, и по типу 3Mg²⁺ — 2Al³⁺ в слюдах. В состав С. часто входит вода: кристаллизационная, присутствующая в виде молекул Н₂О, цеолитного типа, конституционная в форме (ОН)^1-и катиона (Н₃О)¹⁺. В решетку некоторых С. входят др. добавочные анионы: О^2- (не связанный с кремнием), F¹⁺, С^1-, [СО₃]^2- и др. Среди С. нередки явления полиморфизма, напр., андалузит, силлиманит, кианит и др. Свойства С. зависят как от состава, так и от типа кремнекислородного радикала и др. структурных особенностей. Окраска разнообразная, обусловлена различными сочетаниями катионов Fе²⁺ и Fe³⁺, реже Сr³⁺, Ni и др. Бл. обычно стеклянный. Тв. варьирует от 1 до 8, большей частью 5 — 7. Уд. в. 2 — 4, редко выше. В тонком порошке и шлифах всегда прозрачны. Для большинства С. характерна кислотоустойчивость и высокая t_плавл. Систематика С. основана на типе кремнекислородных радикалов: I. Орто- и диортосиликаты с островной структурой (незосиликаты). Радикал — изолированные тетраэдры [SiO₄]^4- . Представители: оливин, циркон, фенакит, гранаты и др., с добавочными анионами — силлиманит, норбергит, титанит и др. Сюда же относятся С. с изолированными гр. тетраэдров (соросиликаты) — [Si₂O₇]^-6 — тортвейтит, мелилит, эпидот и др. II. Мета- и диметасиликаты с радикалами кольцевого строения (циклосиликаты) — [Si₃О₉]^6-, [Si₄O₁₂]^8-. [Si₆O₁₈]^12-, [Si₆О₁₅]^6-, [Si₁₂O₃₀]^12-, [Si₈O₂₀]^{8- —} диоптаз, берилл, турмалин, катаплеит, бенитоид, эльцидин, миларит и др. III. Метасиликаты с цепочечной и ленточнонструктурой (иносиликаты). Радикал — одномерная бесконечная цепочка или лента из кремнекислородных тетраэдров, сдвоенных, строенных и т. д. —, , , , , , — пироксены, амфиболы, волластонит, пироксмангит, родонит, энгиматит, ксонотлит и др. IV. Диметасиликаты со слоистой структурой (филлосиликаты). Радикал — двумерный бесконечный слой, построенный из кремнекислородных тетраэдров [Si₄O₁₆], [Si₃O₇], [AlSi₃O₁₀] и др. Обязательно присутствие добавочных (ОН) или F. Кремнекислородный слой гексагонального (тальк, каолинит, слюды, хлориты, пирофиллит) и тетрагонального (эвдидимит, джиллеснит, санборнит, апофиллит и др.) типа. V, С. каркасной структуры (тектосиликаты). Радикал — трехмерный бесконечный каркас из кремне- и алюмокислородных тетраэдров — [AlSiO₄], [AlSi₂O₆], [AlSi₃O₈], [Al₂Si₃O₁₀], [Al₂Si₄O₁₂]. К ним относятся полевые шпаты, анальцим, цеолиты, кальсилит, лейцит и др. К этой же гр. относятся С. с добавочными анионами — содалит, канкринит и др. С. являются наиболее распространенными м-лами земной коры. К ним принадлежит около 1/4 всех м-лов. Образуются в магм., метам. и метасоматических п., в пегматитах. Менее характерно отложение из гидротерм. растворов. Многие С. имеют большую промышленную ценность: 1) руды различных металлов, в особенности Li и Be, а также Cs, Zr, Hf, TR и др. Существенное значение имеют силикатные руды Ni; 2) м-лы с особо ценными свойствами — слюды, асбест, тальк и.др.; драгоценные камни — изумруд, аквамарин, топаз и др.; 3) техническое сырье — полевые шпаты, глинистые м-лы, кианит, силлиманит и др. А. И. Пертель.