СТРУКТУРНАЯ МИНЕРАЛОГИЯ СИЛИКАТОВ

Главная концепция кристаллохимии силикатов

В истории изучения кристаллических структур силикатов можно выделить два периода, первый из которых завершился к концу 30-х годов. Основная часть расшифрованных в то время структур до некоторой степени случайно содержала ионы только двух размеров: крупные анионы О^2- и небольшие металлические катионы двух типов: магния-железа и кремния-алюминия. Соответственно кремнекислородная часть этих структур была представлена изолированными тетраэдрами [SiO₄] или их производными. Это обстоятельство привело У. Брэгга, В.М. Гольдшмидта, Л. Полинга и других исследователей к выводу об очень большой жесткости построек из [SiO₄]-тетраэдров. Начиная с 40-х годов
Н.В. Белов со своими учениками в большой группе силикатов с крупными катионами (Na, K, Ba, группы редких земель и др.) установили другие структурные единицы - диортогруппы [Si₂O₇], представляющие собой связанные по вершине два тетраэдра. Выявившаяся распространенность диортогрупп [Si₂O₇] в структурах с катионами иного размера позволила Н.В. Белову обосновать принцип приспособляемости кремнекислородных анионов к катионным мотивам, объяснявшим, почему в силикатах с небольшими катионами (Mg, Fe, Al) основным звеном служат Si-ортотетраэдры, а в силикатах с крупными катионами - диортогруппы [Si₂O₇]. Соответственно кристаллохимия силикатов стала разделяться на две "главы": первую, в которой основным элементом является тетраэдр [SiO₄], имеющий общее ребро с октаэдром относительно мелкого катиона, и вторую, доминирующий фрагмент которой - диортогруппа [Si₂O₇], вершины которой опираются на ребра полиэдров более крупных катионов. В настоящее время этот качественный подход Н.В. Белова к определяющей роли катионов в силикатных структурах дополняется количественными корреляциями между кристаллохимическими параметрами катионов и геометрическими особенностями (Si, O)-комплексов.

Кристаллохимическая классификация силикатов

В наиболее распространенных классификациях силикатов (Ф. Махачки, У. Брэгг, И. Нараи-Сабо, Ф. Либау, Д.Ю. Пущаровский, Г.Б. Бокий) в качестве определяющего параметра используется тип сочленения [SiO₄]-тетраэдров. К основным (Si, O)-комплексам относятся помимо изолированных Si-тетраэдров и диортогрупп более сложные линейные конфигурации из 3, 4... и вплоть до 10 тетраэдров (рис. 1). Уникальный по своим размерам островной полианион из 48 Si-тетраэдров, в котором атомы Si расположены по вершинам кубооктаэдра со скошенными вершинами, установлен в структуре К, Na, Y-силиката ашкрофтина. В отличие от силикатов в структурах природных фосфатов и арсенатов
установлены лишь изолированные P- или As-тетраэдры. Единственное исключение - минерал канафит, содержащий диортогруппы [P₂O₇]. Отсутствие конденсированных (P, O)-анионов в минералах связывают с более высоким по сравнению с кремнием валентным усилием (отношение валентности к координационному числу) фосфора = 5/4 = 1,25. Cумма валентных усилий со стороны каждого атома фосфора, направленных в сторону мостикого атома O в связях P-O-P = 2,5, что значительно превышает валентность O^2- и приводит к разрушению таких
связей. Помимо этого индийским кристаллографом К. Байраппой экспериментально установлено, что увеличение щелочности и повышение парциального давления H₂O в минералообразующих системах способствуют кристаллизации ортофосфатов. Именно с этими условиями, характерными для постмагматических процессов пегматитообразования, связана кристаллизация основной части фосфатов (более 180 минералов).

В структурах силикатов и их ближайших аналогов - фосфатов и германатов известны девять типов колец из тетраэдров, начиная от тройных (вадеит, K₂Zr[Si₃O₉]) и вплоть до построенных из 18 тетраэдров (мегациклит, KNa₈[Si₉O₁₈(OH)₉]19H₂O). В стисиите KTh[Si₂O₅]₂ установлены достаточно редкие сдвоенные четверные кольца в отличие от гораздо более распространенных сдвоенных шестерных, впервые описанных в структуре миларита KCa₂Be₂Al[Si₁₂O₃₀]H₂O.

Следующая страница|Назад