معدن السيليكات

معدن سبودومين ، وهو سيليكات ألومنيوم الليثيوم

المعادن السيليكاتية هي معادن مكونة للصخور تتكون من مجموعات السيليكات . وهي أكبر وأهم فئة من المعادن، وتشكل ما يقرب من 90 بالمائة من قشرة الأرض . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

في علم المعادن ، تُعتبر الأشكال البلورية للسيليكا ( SiO₂ ) عادةً من التكتوسيليكات ، وتُصنف على هذا النحو في نظام تصنيف دانا (75.1). مع ذلك، يصنفها تصنيف نيكل-سترونز ضمن معادن الأكاسيد (4.DA). توجد السيليكا في الطبيعة على شكل معدن الكوارتز وأشكاله المتعددة .

على سطح الأرض، توجد مجموعة واسعة من المعادن السيليكاتية بتراكيب متنوعة للغاية نتيجةً للعمليات التي شكلت وأعادت تشكيل القشرة الأرضية على مدى مليارات السنين. وتشمل هذه العمليات الانصهار الجزئي ، والتبلور ، والتجزئة ، والتحول ، والتجوية ، والتحول الصخري .

التراب الدياتومي، وهو شكل حيوي من السيليكا كما يُرى تحت المجهر. يبلغ قياس المنطقة المصورة حوالي 1.13 × 0.69 مم.

تساهم الكائنات الحية أيضاً في هذه الدورة الجيولوجية . فعلى سبيل المثال، يقوم نوع من العوالق يُعرف باسم الدياتومات ببناء هياكلها الخارجية ("الفرستولات") من السيليكا المستخرجة من مياه البحر . وتُعدّ فروستولات الدياتومات الميتة مكوناً رئيسياً لرواسب أعماق المحيطات ، وللتربة الدياتومية .

الهيكل العام

المعادن السيليكاتية هي مركبات غير عضوية تتكون من وحدات فرعية صيغتها [SiO₂⁺ⁿ ] ₂ⁿ⁻ . وعلى الرغم من شيوع وصف السيليكات بأنها أنيونات، إلا أن هذا الوصف يُعد تبسيطًا. فتعادل شحنات أنيونات السيليكات كاتيونات معدنية، Mₓ⁺ . ومن الكاتيونات الشائعة Mg²⁺ و Fe²⁺ و Na⁺ . وتُعد الرابطة Si-OM بين السيليكات والمعادن روابط تساهمية قطبية قوية. تكون أنيونات السيليكات ([SiO₂⁺ⁿ ] ₂ⁿ⁻ ) عديمة اللون دائمًا، أو بيضاء عند طحنها إلى مسحوق ناعم. وتنشأ ألوان المعادن السيليكاتية من المكون المعدني، وهو عادةً الحديد .

في معظم المعادن السيليكاتية، يكون السيليكون رباعي الأوجه، محاطًا بأربعة أكاسيد. ويتغير عدد التناسق للأكاسيد باستثناء حالة الربط بين مركزي سيليكون، حيث يكون عدد التناسق للأكسيد حينها اثنين.

قد تُستبدل بعض مراكز السيليكون بذرات عناصر أخرى، مع بقائها مرتبطة بزوايا الأكسجين الأربع. إذا لم تكن الذرة المُستبدلة رباعية التكافؤ عادةً، فإنها تُضيف عادةً شحنة إضافية إلى الأنيون، مما يتطلب كاتيونات إضافية . على سبيل المثال، في معدن الأورثوكلاز [KAlSi3 O8 ]في حالة n ، يكون الأنيون عبارة عن شبكة ثلاثية الأبعاد من رباعيات الأوجه تتشارك فيها جميع زوايا الأكسجين. إذا كانت جميع رباعيات الأوجه تحتوي على مراكز سيليكون، فسيكون الأنيون مجرد سيليكا متعادلة[SiO2 ]يؤدي استبدال ذرة واحدة من كل أربع ذرات سيليكون بذرةألومنيومإلى تكوين الأنيون[ AlSi3 O8 ]n ، الذي يتم معادلة شحنته بواسطةكاتيوناتالبوتاسيومK +.

المجموعات الرئيسية

في علم المعادن ، يتم تصنيف المعادن السيليكاتية إلى سبع مجموعات رئيسية وفقًا لبنية أنيون السيليكات الخاص بها: [ 4 ] [ 5 ]

المجموعة الرئيسيةبناءالصيغة الكيميائيةمثال
السيليكات النانويةرباعيات السيليكون المعزولة[SiO 4 ] 4−الزبرجد الزيتوني ، العقيق ، الزركون ...
السيليكات السورورباعيات الأوجه المزدوجة[Si 2 O 7 ] 6−الإيبيدوت ، مجموعة الميليليت
السيليكات الحلقيةخواتم[Si in O 3 n ] 2 nمجموعة البريل ، مجموعة التورمالين
الإينوسيليكاتسلسلة واحدة[Si in O 3 n ] 2 nمجموعة البيروكسين
الإينوسيليكاتسلسلة مزدوجة[Si 4 n O 11 n ] 6 nمجموعة الأمفيبول
السيليكات الصفائحيةملاءات[Si 2 n O 5 n ] 2 nالميكا والطين
التكتوسيليكاتإطار ثلاثي الأبعاد[Al x Si y O (2 x +2 y ) ] xالكوارتز ، الفلسبارات ، الزيوليت

لا يمكن أن تحتوي التكتوسيليكات على كاتيونات إضافية إلا إذا استُبدل جزء من السيليكون بذرة ذات تكافؤ أقل مثل الألومنيوم. ويُعدّ استبدال السيليكون بالألومنيوم شائعًا.

نيسوسيليكات أو أورثوسيليكات

أنيون أورثوسيليكات SiO 4− 4. تمثل الكرة الرمادية ذرة السيليكون، والكرات الحمراء هي ذرات الأكسجين.
عينات من النيوسيليكات في متحف الجيولوجيا في ولاية ساوث داكوتا

النيسوسيليكات (من اليونانية νῆσος nēsos بمعنى "جزيرة")، أو الأورثوسيليكات، تحتوي على أيون الأورثوسيليكات ، الموجود على شكل رباعيات أوجه معزولة (جزيرية) [ SiO₄ ] ⁴⁻ متصلة فقط بواسطة كاتيونات بينية . تصنيف نيكل-سترونز هو 09.A - ومن الأمثلة عليها:

بلورات الكيانيت (حجم غير معروف)

السيليكات السورو

أنيون البيروسيليكات Si2 O 6− 7
معرض السوروسيليكات في متحف الجيولوجيا في ولاية ساوث داكوتا

تحتوي السوروسيليكات (من اليونانية σωρός sōros بمعنى "كومة، تل") على أنيونات بيروسيليكات معزولة Si2O6−7 ، يتكون من رباعيات أوجه مزدوجة ذات رأس أكسجين مشترك - نسبة السيليكون إلى الأكسجين 2:7. تصنيف نيكل-سترونز هو 09.B. من الأمثلة علىذلك :

السيليكات الحلقية

عينات من السيليكات الحلقية في متحف الجيولوجيا، داكوتا الجنوبية
بيزوتايت
بازيت

السيليكات الحلقية (من اليونانية κύκλος kýklos بمعنى "دائرة")، أو سيليكات الحلقة، تتكون من ثلاثة رباعيات أوجه أو أكثر مرتبطة في حلقة. الصيغة العامة هي (SiₓO₃ₓ ) ₂ₓ⁻ ، حيث يمكن استبدال ذرة سيليكون واحدة أو أكثر بذرة أو أكثر من الذرات ذات التناسق الرباعي. نسبة السيليكون إلى الأكسجين هي 1:3. أما الحلقات المزدوجة فلها الصيغة (Si₂ₓO₅ₓ )₂ₓ⁻ أو بنسبة 2 : 5. تصنيف نيكل-سترونز هو 09.C. تشمل أحجام الحلقات الممكنة ما يلي :

من أمثلة المعادن ما يلي:

تحتوي الحلقة في الأكسينيت على اثنين من رباعيات الأوجه من البورون وأربعة من السيليكون وهي مشوهة للغاية مقارنة بحلقات السيليكات الحلقية الأخرى المكونة من 6 أعضاء.

الإينوسيليكات

الإينوسيليكات (من اليونانية ἴς تعني " ألياف")، أو سيليكات السلسلة، تتكون من سلاسل متشابكة من رباعيات أوجه السيليكات ، بنسبة SiO₃ 1 : 3 للسلاسل المفردة، أو Si₄O₁₁ 4:11 للسلاسل المزدوجة. تصنيف نيكل-سترونز هو 09.D، ومن أمثلتها :

إينوسيليكات أحادية السلسلة

إينوسيليكات مزدوجة السلسلة

السيليكات الصفائحية

تُشكل السيليكات الصفائحية (من اليونانية φύλλον phýllon بمعنى "ورقة")، أو السيليكات الورقية ، صفائح متوازية من رباعيات أوجه السيليكات بنسبة Si₂O₅ أو 2 :5. تصنيفها وفقًا لتصنيف نيكل-سترونز هو 09.E. جميع معادن السيليكات الصفائحية مُمَيَّأة ، إما بوجود جزيئات ماء أو مجموعات هيدروكسيل . العديد من السيليكات الصفائحية تُكَوِّن الطين، ويمكن تصنيفها أيضًا إلى معادن طينية بنسبة 1:1 (صفيحة رباعية الأوجه وصفيحة ثمانية الأوجه) ومعادن طينية بنسبة 2:1 (صفيحة ثمانية الأوجه بين صفيحتين رباعيتي الأوجه). فيما يلي بعض الأنواع الرئيسية من معادن السيليكات الصفائحية وصيغها الكيميائية، مع ذكر أسماء المجموعات والسلاسل بخط مائل:

الكاولينيت

التكتوسيليكات

عائلة السيليكا (شبكة SiO2 ثلاثية الأبعاد)، كوارتز بيتا
عائلة الألومينوسيليكات، النموذج ثلاثي الأبعاد للزيوليت الاصطناعي ZSM-5
كوارتز
معدن الأنورثوزيت الحديدي القمري ( فلدسبار البلاجيوكلاز ) الذي جمعه رواد فضاء أبولو 16 من المرتفعات القمرية بالقرب من فوهة ديكارت

تتميز التكتوسيليكات، أو "سيليكات الهيكل"، بهيكل ثلاثي الأبعاد من رباعيات السيليكات بنسبة SiO₂ 1 :2. تشكل هذه المجموعة ما يقارب 75% من قشرة الأرض . [ 37 ] تُصنف التكتوسيليكات، باستثناء مجموعة الكوارتز، ضمن الألومينوسيليكات . وتُصنف وفقًا لتصنيف نيكل-سترونز إلى : 9.F (تكتوسيليكات بدون ماء زوليتي )، و9.G (تكتوسيليكات مع ماء زوليتي ) ، و4. DA (مجموعة الكوارتز/السيليكا). فيما يلي بعض الأنواع المعدنية الرئيسية للتكتوسيليكات وصيغها الكيميائية، مع ذكر أسماء المجموعات والسلاسل بخط مائل:

انظر أيضاً

مراجع

  1. "معادن - سيليكات" . britannica.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25 أكتوبر 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 مايو 2018 .
  2. دير، دبليو إيه؛ هاوي، آر إيه؛ زوسمان، جيه. (1992). مقدمة في المعادن المكونة للصخور ( الطبعة الثانية). لندن: لونجمان. ISBN  0-582-30094-0.
  3. هورلبوت، كورنيليوس س.؛ كلاين، كورنيليس (1985). دليل علم المعادن ( الطبعة العشرون). وايلي. ISBN  0-47180580-7.
  4. دير، دبليو إيه؛ هاوي، آر إيه، وزوسمان، جيه. (1992). مقدمة في المعادن المكونة للصخور (الطبعة الثانية). لندن: لونجمان، رقم ISBN 0-582-30094-0
  5. هورلبوت، كورنيليوس س.؛ كلاين، كورنيليس (1985). دليل علم المعادن ، وايلي، (الطبعة العشرون). ISBN 0-471-80580-7
  6. "مجموعة البيروكسين" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أكتوبر 2025 .
  7. "الأوجيت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أكتوبر 2025 .
  8. "بيجونايت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أكتوبر 2025 .
  9. "بيروكسفيرويت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أكتوبر 2025 .
  10. "رودونيت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أكتوبر 2025 .
  11. "مجموعة الولاستونيت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أكتوبر 2025 .
  12. "الأجويت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2025 .
  13. "مجموعة أبوفيليت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2025 .
  14. "بانسترايت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2025 .
  15. "كارلتونايت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2025 .
  16. "كافانسيت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2025 .
  17. "مجموعة الكلوريت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه في 1 يوليو 2025 .
  18. "كريزوكولا" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2025 .
  19. "الإيكانيت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يوليو 2025 .
  20. "جيروليت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يوليو 2025 .
  21. "هيسينجيريت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يوليو 2025 .
  22. "إيموجوليت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 يوليو 2025 .
  23. "مجموعة الكاولينيت-السربنتين" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 يونيو 2025 .
  24. "مجموعة الميكا" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 فبراير 2025 .
  25. "الميكا الهشة" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 فبراير 2025 .
  26. "المسكوفيت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 فبراير 2025 .
  27. "النبتونيت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 يوليو 2025 .
  28. "أوكينيت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 يوليو 2025 .
  29. "باليغورسكيت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه في 1 يوليو 2025 .
  30. "البنتاغونيت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 يوليو 2025 .
  31. "مجموعة البيروفيلليت-التالك" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 يونيو 2025 .
  32. "سيبيوليت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه في 1 يوليو 2025 .
  33. "فالكوندويت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يوليو 2025 .
  34. "مجموعة السميكتايت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 يونيو 2025 .
  35. "مجموعة ستيلبنوميلان" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يوليو 2025 .
  36. "الفيرميكوليت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه في 1 يوليو 2025 .
  37. دير، دبليو إيه؛ هاوي، آر إيه؛ وايز، دبليو إس؛ زوسمان، جيه. (2004). المعادن المكونة للصخور. المجلد 4ب. سيليكات الهيكل: معادن السيليكا. الفلسباثويدات والزيوليت ( الطبعة الثانية). لندن: الجمعية الجيولوجية في لندن. ص 982.  
  38. "مجموعة الفلسبار" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2025 .
  39. "أوليجوكلاز" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2025 .
  40. "الأنديسين" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2025 .
  41. "لابرادوريت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2025 .
  42. "Bytownite" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2025 .
  43. "هيالوفان" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2025 .
  44. "Feldspathoid" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2025 .
  45. "التوغتوبايت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2025 .
  46. "سكابوليت" . mindat.org . معهد هدسون لعلم المعادن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2025 .
  47. "مجموعة الزيوليت" . www.mindat.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 فبراير 2025 .