Minéral silicaté - Silicate mineral

Chrysocolle minérale de silicate de cuivre

Minéraux silicatés sont lithogénétiques minéraux constitués de silicate groupes. Ils constituent la classe de minéraux la plus vaste et la plus importante et représentent environ 90 pour cent de la croûte terrestre .

En minéralogie , silice (dioxyde de silicium) SiO
2
est généralement considéré comme un minéral silicaté. La silice se trouve dans la nature sous forme de quartz minéral et ses polymorphes .

Sur Terre, une grande variété de minéraux silicatés se produisent dans un éventail encore plus large de combinaisons en raison des processus qui forment et retravaillent la croûte depuis des milliards d'années. Ces processus comprennent la fusion partielle , la cristallisation , le fractionnement , le métamorphisme , l' altération et la diagenèse .

Terre de diatomées, une forme biogénique de silice vue au microscope. La région imagée mesure environ 1,13 sur 0,69 mm.

Les organismes vivants contribuent également à ce cycle géologique . Par exemple, un type de plancton connu sous le nom de diatomées construit ses exosquelettes ("frustules") à partir de silice extraite de l' eau de mer . Les frustules des diatomées mortes sont un constituant majeur des sédiments océaniques profonds et de la terre de diatomées .

Structure générale

Un minéral silicaté est généralement un composé ionique dont les anions sont constitués majoritairement d' atomes de silicium et d' oxygène .

Dans la plupart des minéraux de la croûte terrestre, chaque atome de silicium est le centre d'un tétraèdre idéal, dont les coins sont quatre atomes d'oxygène liés de manière covalente . Deux tétraèdres adjacents peuvent partager un sommet, ce qui signifie que l'atome d'oxygène est un pont reliant les deux atomes de silicium. Un sommet non apparié représente un atome d'oxygène ionisé, lié de manière covalente à un seul atome de silicium, qui contribue à une unité de charge négative de l'anion.

Certains centres de silicium peuvent être remplacés par des atomes d'autres éléments, toujours liés aux quatre coins d'oxygène. Si l'atome substitué n'est normalement pas tétravalent, il contribue généralement à la charge supplémentaire de l'anion, qui nécessite alors des cations supplémentaires . Par exemple, dans le minéral orthose [ KAlSi
3
O
8
]
m
, l'anion est un réseau tridimensionnel de tétraèdres dans lequel tous les coins d'oxygène sont partagés. Si tous les tétraèdres avaient des centres de silicium, l'anion ne serait que de la silice neutre [ SiO
2
]
m
. Le remplacement d'un atome de silicium sur quatre par un atome d' aluminium donne l'anion [ AlSi
3
O
8
]
m
, dont la charge est neutralisée par les cations potassium K+
.

Groupes principaux

En minéralogie , les minéraux silicatés sont classés en sept grands groupes selon la structure de leur anion silicate :

Grand groupe Structure Formule chimique Exemple
Nésosilicates tétraèdres isolés de silicium [SiO 4 ] 4− olivine , grenat , zircon ...
Sorosilicates double tétraèdre [Si 2 O 7 ] 6− épidote , groupe mélilite
Cyclosilicates anneaux [Si n O 3 n ] 2 n béryl groupe, tourmaline groupe
Inosilicates chaîne simple [Si n O 3 n ] 2 n groupe pyroxène
Inosilicates double chaîne [Si 4 n O 11 n ] 6 n groupe amphibole
Phyllosilicates des draps [Si 2 n O 5 n ] 2 n micas et argiles
Tectosilicates Cadre 3D [Al x Si y O (2 x +2 y ) ] x quartz , feldspaths , zéolites

Notez que les tectosilicates ne peuvent avoir des cations supplémentaires que si une partie du silicium est remplacée par un atome de valence inférieure comme l'aluminium. La substitution Al pour Si est courante.

Nésosilicates ou orthosilicates

Anion orthosilicaté SiO4−
4
. La boule grise représente l'atome de silicium et les boules rouges sont les atomes d'oxygène.
Spécimens de nesosilicate au Museum of Geology du Dakota du Sud

Les nésosilicates (du grec νῆσος nēsos « île »), ou orthosilicates, ont l' ion orthosilicate , qui constituent isolé (insulaire) [SiO
4
] 4−
tétraèdres reliés uniquement par des cations interstitiels . La classification Nickel-Strunz est 09.A – les exemples incluent :

Cristaux de cyanite (échelle inconnue)

Sorosilicates

Anion pyrosilicaté Si
2
O6−
7
.
Exposition de sorosilicate au Musée de géologie du Dakota du Sud

Les sorosilicates (du grec σωρός sōros « tas, monticule ») ont isolé des anions pyrosilicatés Si
2
O6−
7
, constitué de doubles tétraèdres avec un sommet d'oxygène partagé - un rapport silicium:oxygène de 2:7. La classification Nickel-Strunz est 09.B. Les exemples comprennent:

Cyclosilicates

Spécimens de cyclosilicate au Museum of Geology, Dakota du Sud

Les cyclosilicates (du grec κύκλος kýklos « cercle »), ou silicates en anneau, ont trois tétraèdres ou plus liés dans un anneau. La formule générale est (Si x O 3 x ) 2 x , où un ou plusieurs atomes de silicium peuvent être remplacés par d'autres atomes à 4 coordonnées. Le rapport silicium:oxygène est de 1:3. Les doubles anneaux ont la formule (Si 2 x O 5 x ) 2 x ou un rapport de 2:5. La classification Nickel-Strunz est 09.C. Les tailles de bague possibles incluent :

Voici quelques exemples de minéraux :

  • Anneau simple à 3 membres
  • Anneau simple à 4 membres
  • Anneau simple à 6 membres
  • Anneau unique de 9 membres
    • EudialyteNa
      15
      Californie
      6
      (Fe,Mn)
      3
      Zr
      3
      SiO(O,OH,H
      2
      O)
      3
      (Si
      3
      O
      9
      )
      2
      (Si
      9
      O
      27
      )
      2
      (OH, Cl)
      2
  • Anneau double à 6 membres
    • MilariteK
      2
      Californie
      4
      Al
      2
      Être
      4
      (Si
      24
      O
      60
      )H
      2
      O

Notez que le cycle de l' axinite contient deux tétraèdres B et quatre Si et est fortement déformé par rapport aux autres cyclosilicates du cycle à 6 membres.

Inosilicates

Les inosilicates (du grec ἴς est [génitif : ἰνός inos ] 'fibre'), ou silicates à chaîne, ont des chaînes imbriquées de tétraèdres de silicate avec soit SiO
3
, rapport 1:3, pour chaînes simples ou Si
4
O
11
, rapport 4:11, pour les chaînes doubles. La classification Nickel-Strunz est 09.D – les exemples incluent :

Inosilicates monocaténaires

Inosilicates à double chaîne

Phyllosilicates

Phyllosilicates (du grec de la phyllon « feuille »), ou des silicates lamellaires, forment des feuilles parallèles de tétraèdres silicate avec Si
2
O
5
ou un rapport de 2:5. La classification Nickel-Strunz est 09.E. Tous les minéraux phyllosilicatés sont hydratés , avec de l' eau ou des groupes hydroxyle attachés.

Kaolinite

Les exemples comprennent:

Tectosilicates

Famille de la silice (SiO
2
réseau 3D), β- quartz .
L'anion aluminosilicate 3D de la zéolite synthétique ZSM-5.
Lunar ferroan anorthosite ( plagioclase feldspath) collectées par Apollo 16 astronautes des Highlands lunaires proches de Descartes cratère

Les tectosilicates, ou "silicates de charpente", ont une charpente tridimensionnelle de tétraèdres de silicate avec SiO
2
dans un rapport de 1:2. Ce groupe comprend près de 75% de la croûte de la Terre . Les tectosilicates, à l'exception du groupe des quartz, sont des aluminosilicates . Les classifications Nickel-Strunz sont 09.F et 09.G, 04.DA (famille quartz/silice). Les exemples comprennent:

Voir également

Les références

Liens externes