Островные силикаты.

Островные силикаты, имеющие структуру, близкую к плотнейшей упаковке, отличаются наибольшей плотностью и высокой твердостью. Напротив, каркасные алюмосиликаты имеют наименьшую плотность и более низкую твердость. Минимальной твердостью обладают силикаты со слоистой структурой. Твердость закономерно уменьшается от алюмосиликатов с ионным типом связи (слюды) к силикатам с ван-дер-ваальсовой связью (хлориты, тальк, глинистые минералы). Для слоистых силикатов часто характерна весьма совершенная спайность. Это связано с тем, что межатомные связи в пределах слоя кремнекислородных тетраэдров очень прочные, а между слоями - гораздо слабее. Поэтому разрушить эти минералы легче всего вдоль слоя, что и обусловливает характерную для них весьма совершенную спайность.

Характернейшей чертой островных кристаллических структур силикатов является наличие в них в качестве структурно обособленных единиц тетраэдрических анионов [SiO₄]^4-. Они располагаются изолированно, то есть ни один из кислородных ионов, окружающих ион Si не является общим для других, смежных с ним тетраэдров. Среди катионов островных силикатов преобладают Mg²⁺, Fe²⁺, Ca²⁺ а также Al³⁺, Fe³⁺, иногда Ве²⁺, Ti⁴⁺, Zr⁴⁺ . Щелочные элементы Na и К встречаются в исключительных случаях. Алюминий, в отличие от других типов силикатов, практически никогда не входит в структуру минералов в координации 4, т.е. не заменяет Si в его тетраэдрических группах. Физические свойства островных силикатов довольно характерны и обусловлены особенностями кристаллических решеток этих минералов. Форма кристаллов, как правило, изометричная. Минералы обладают высокой твердостью и относительно повышенным удельным весом, вследствие плотной упаковки ионов. Это бесцветные или слабо окрашенные минералы. Интенсивная окраска бывает только у минералов, содержащих ионы-хромофоры. Среди островных силикатов мы рассмотрим минералы, представленные в таблице.

Таблица. Островные силикаты с изолированными одиночными тетраэдрами без добавочных анионов:

оливин (Mg,Fe)₂[SiO₄] ромб .

Гр. гранатов R²⁺3R³⁺2[SiO₄]₃ куб.

• пироп Mg₃Al₂[SiO₄]₃

• альмандин Fe₃Al₂[SiO₄]₃ 

• спессартин Mn₃Al₂[SiO₄]₃

• андрадит Ca₃Fe₂[SiO₄]₃

• гроссуляр Са₃Al₂[SiO₄]₃ с изолированными одиночными тетраэдрами и добавочными анионами: титанит (сфен) CaTi[SiO₄]O мон.

кианит (дистен) Al₂[SiO₄]O трикл. с изолированными сдвоенными тетраэдрами и добавочными анионами:

эпидот Са₂(Al,Fe)Al₂[SiO₄][Si₂O₇]O(OH) мон.

кольцевые: берилл Be₃Al₂[Si₆O₁₈] гекс.

турмалин Na(Mg,Fe)₃(Al,Fe)₆[Si₆O₁₈][BO₃]₃(OH,F)₄ триг.

Общие сведения

Среди силикатов это наиболее многочисленный подкласс минералов. Его характерными представителями являются оливин (Mg, Fe)₂(Si04), альмандин Fe3Al2(Si04.)3, гроссуляр Ca₃Al2(Si0₄)3, топаз Al₂(Si0₄)F₂, эпидот Са₂(А1, Fe)(Si0₄)(Si₂0₇)0(0H). Силикаты этого подкласса имеют разнообразный состав — это минералы магния, железа, кальция, марганца, титана, алюминия, редких земель, тория, циркония, ниобия и др., ни в одном другом подклассе нет такого разнообразия катионов. К этому подклассу относятся также совсем особые по составу и структуре минералы, очень редкие в природе — это силикофосфаты, в них имеются дополнительные радикалы (Р2О7)^4- и (РО4)^3- (например, минерал ломоносовит с приблизительной формулой Na5Ti₂(Si207)(P04)02 и силикокарбонаты (спёррит Ca5(Si04)2(C0₃) и др.)).

К числу породообразующих и наиболее широко распространенных в природе минералов относятся оливины, гранаты, эпидот, кианит, титанит, циркон. Практическое значение имеет лишь ничтожная доля от общего числа минералов. В качестве абразивных материалов используются гранаты, драгоценными минералами являются топаз, альмандин, пироп, уваровит, хризолит (разновидность оливина). Рудным минералом бериллия является фенакит Be2(Si04), скандия — тортвейтит Sc2(Si207), цинка — виллемит Zn2(Si04) и гемиморфит Zn4(Si207)(OH)2-H20, циркония и гафния — циркон (Zr,Hf)(Si0₄).