بخش دوم

1. بخش دوم سیلیکات ها

2. اهمیت مطالعه سیلیکاتها

3. فراوانی عناصر اصلی در پوسته زمین 27 درصد کل کانیهای شناخته شده در جهان، سیلیکاتها هستند 40 درصد کانیهای معمولی، سیلیکاتها هستند بیش از 90 درصد کانهیای پوسته زمین، سیلیکاتها هستند.

4. ساختمان کانیهای سیلیکاته

5. ساختمان سیلیکاتها متشکل از تترائدرهای SiO4 است. سیلیکاتها را بر مبنای نحوه اتصال تترائدرها با یکیگر (پلی مریزاسیون) طبقه بندی می کنند. پیوند Si-O ، 50 درصد کوالانسی و 50 درصد یونی است.

6. تترائدرهای منفرد – نزوسیلیکاتها[SiO4]4- مثل الیوین و گارنت تترائدرهای دوتایی – سوروسیلیکاتها[Si2O7]6- مثل لاوسونیت سیلیکاتهای حلقوی – سیکلوسیلیکاتهاn[SiO3]2- n = 3, 4, 6 مانند بنتونیت BaTi[Si3O9] آکسینیت Ca3Al2BO3[Si4O12]OH بریل Be3Al2[Si6O18]

7. سیلیکاتهای زنجیره ای - اینوسیلیکاتها زنجیره ای دوتایی [Si4O11]4- مانند پیروکسنها زنجیره های ساده [SiO3]2- مانند آمفیبولها

8. ورقه های تترائدری – فیلوسیلکاتها[Si2O5]2- مانند تالک، میکاها، کانیهای رسی، سرپانتین

9. تترائدرهای داربستی (کاملا پلیمریزه) - تکتوسیلیکاتها مانند کوارتز، فلدسپارها، فلدسپاتوئیدها، زئولیتها

10. سیلیکاتهای متعارف

11. توصیف گروههای مختلف سیلیکاتها نزوسیلیکاتها یا سیلیکاتهای جزیره ای

12. ترکیب سلول واحد x2(SiO4) است که X معمولا کاتیونهای دو ظرفیتی است • تترائدرهای (SiO4)4- منفرد هستند اما شبکه آنها بسیار متراکم است. • کانیهای گروه نزوسیلیکاتها دارای ویژگیهای عمومی زیر هستند: • سختی و وزن مخصوص بالا • شکلهای هم بعد • کلیواژ ضعیف • جایگزینی بسیار محدود آلومینیم بجای سیلیسیم

14. b c Olivine (100) view آبی = M1 زرد = M2

15. b a Olivine (001) view آبی = M1 زرد = M2

16. b c Olivine (100) view آبی = M1 زرد = M2

17. الیوین (Mg,Fe)2SiO4 کانی دمای بالا، عمدتا در سنگهای آذرین که معمولا به سرپانتین تجزیه می شود. رنگ آن از سبز تا سیاه تغییر می کند شکل دانه ها هم بعد تا منشوری است و رخ ضعیف دارد. ویژگیهای نوری: بی رنگ، برجستگی بالا، دو محوری (انواع منیزیم دار مثبت و انواع آهن دار منفی)، 2V بالا، بیرفرنژانس بالا، محلول جامد کامل بین سری آهن دار (فایالیت) و سری منیزیم دار (فورستریت) بلورهای فایالیت بلورهای فورستریت

18. الیوین معمولا در سنگهای مافیک و اولترامافیک یافت می شود. فایالیت در سنگ آهن دگرگون شده نیز دیده می شود. فورستریت در مرمرهای دولومیتی Monticellite CaMgSiO4 Ca  M2 (یون برگتر، جایگاه اتمی بزرگتر) در سنگهای دگرگونی دمای بالا، با ترکیب کربناتهای سیلیس دار

19. Garnet: A2+3 B3+2 [SiO4]3 • X{A} –> Ca+2, Mn+2, Fe+2, Mg+2 • Y{B} –> Al+3, Fe+3, Cr+3 • “Pyralspites” - B = Al • Pyrope: Mg3 Al2 [SiO4]3 • Almandine: Fe3 Al2 [SiO4]3 • Spessartine: Mn3 Al2 [SiO4]3 • “Ugrandites” - A = Ca • Uvarovite: Ca3 Cr2 [SiO4]3 • Grossularite: Ca3 Al2 [SiO4]3 • Andradite: Ca3 Fe2 [SiO4]3 • پیدایش: • عمدتا در سنگهای دگرگونی • پریدوتیتها • گرانیتوئیدها • بعضی از سنگهای آتشفشانی گروه گارنت (Mg,Fe,Mn,Ca)3(Fe3+,Cr,Al)2Si3O12 Garnet (001) آبی = Si ارغوانی = A فیروزه ای = B

20. (Mg,Fe,Mn,Ca)3(Fe3+,Cr,Al)2Si3O12 هم بعد، معمولا شکلدار تا نیمه شکلدار، رخ بسیار ضعیف ویژگیهای نوری: بی رنگ، ایزومتریک، برستگی بسیار بالا، (n~1.7-1.9) محلول جامد گسترده بین اعضای انتهایی زیر وجود دارد و رنگ آنها نیز بهمین ترتیب متغیر است: Pyrope Mg3Al2Si3O12 – قرمز تیره تا سیاه Almandine Fe3Al2Si3O12 – قرمز قهوه ای Spessartine Mn3Al2Si3O12 – قهوه ای تیره تا سیاه Grossular Ca3Al2Si3O12 – زرد، سبز تا زیتونی Andradite Ca3Fe2Si3O12 – متغیر از زرد، سبز، قهوه ای تا سیاه Uvarovite Ca3Cr2Si3O12 – سبز Grossular Andradite Almandine

21. زیرکن ZrSiO4 معمولا درصد کمی از هافنیم نیز بجای زیرکونیم می نشیند. بلورهای زیرکن معمولا ساختار تتراگونال دارند. رنگ طبیعی زیرکن از بی رنگ تا زرد، سبز، قرمز، قهوه ای متغیر است زیرکن معمولا دارای اورانیوم و توریوم رادیو اکتیو است. معمولا در سنگهای آذرین دیده می شود. ویژگیهای نوری: بی رنگ، برستگی بسیار بالا، بلورهای ریز در متن سنگ یا عمدتا در داخل بیوتیت که در اثر تشعشع رادیو اکتیو، اطراف بلور بصورت تیره دیده می شود (حاشیه متامیکتی)، بیرفرنژانس بالا

22. سیلیکاتهای آلومین Al2SiO5آندالوزیت، سیلیمانیت، کیانیت در سنگهای دگرگونی غنی از آلومینیم دیده می شوند. Al در جایگاه اکتائدری یا ترکیبی از اکتائدر و تترائدر دیده می شود. کیانیت رنگ آبی داشته و بصورت بلورهای تیغه ای یا تسمه ای است. سختی بالا (5 تا 7)، یک جهت رخ خوب سیلیمانیت قهوه ای شیشه ای تا سبز و سفید، معمولا منشوری، یک جهت رخ آندالوزیت معمولا صورتی گوشتی رنگ، دارای ادخالهای ضربدری از مواد آلی (کیاستولیت)، بلورهای منشوری، سختی بالا

23. استارولیت Fe2Al9O6(SiO4)4(O,OH)2 کانی دگرگونی متوسط تا بالا در سنگهای دگرگونی غنی از آلومینیم قهوه ای سوخته، معمولا منشوری، ماکل ضربدری، ویژگیهای نوری: دو محوری، رنگ زرد کاهی تا بی رنگ با پلئوکروئیسم کم، برجستگی بالا

24. اسفن (تیتانیت) CaTiO(SiO4) کانی فرعی در سنگهای آذرین سفید رنگ یا فلسیک و بعضی از سنگهای دگرگونی رنگ خاکستری تا مهربایی، قهوه ای ، سبز، معمولا بصورت عدسی شکل دیده می شود. رخ الماسی شکل دارد.

25. توپاز Al2SiO4(F,OH)2, بلورهای منشوری ارتورومبیک که به سطوح مثلثی ختم می شوند. رخ خوب در یک جهت، شکستگی صدفی، سختی 8، جلای شیشه ای می توناد دارای رنگهای مختلف بوده و از شفاف تا مات تغییر کند.

26. سوروسیلیکاتها (دوتایی)

27. سوروسیلیکاتها (دوتایی) • ترکیب ساختمانی x(Si2O7) • معمولا دارای تترائدهای منفرد نیز هستند. • دو تترائدر سیلیسی بوسیله یک اکسیژن ، بهم متصل می شوند. • معمولا تقارن منوکلینیک دارند • مهمترین اعضای این گروه، اپیدوتها هستند. ساختار اپیدوت

28. گروه اپیدوت • Zoisite/Clinozoisite – CaAl3O(SiO4)(Si2O7)(OH) • Epidote – Ca(Fe,Al)Al2O(SiO4)(Si2O7)(OH) • بعنوان کانی فرعی در سنگهای آذرین دیده می شوند و در دگرگونی سنگهای کلسیم دار نیز فراوانند. • زوئیزیت ارتورومبیک، خاکستری، قهوه ای سبز • کلینوزوئیزیت منوکلینیک، خاکستری، زرد کمرنگ، سبز کمرنگ، بی رنگ • اپیدوت منوکلینیک، مغز پسته ای، سبز مایل به زرد • معمولا منشوری، شیشه ای تا توده ای، سختی بالا (6 تا 7) زوئیزیت اپیدوت

29. لاوسونیت – CaAl2(Si2O7)(OH)2·H2O کانی فشار بالی دگرگونی که معمولا همراه با گلوکوفان، کلیریت دیده می شود. شیشه ای تا چرب، بلورهای تیغه ای تا منشوری، معمولا ماکله، سختی 8 نوری: دومحوری مثبت، برستگی متوسط تا بالا 2V=84°, وزوویانیت – Ca10(Mg,Fe)2Al4(SiO4)5(Si2O7)2(OH)4 کانی دگرگونی سنگهای آهکی ناخالص که معمولا همراه گارنت و اپیدوتها، ولاستونیت، دیوپسید، یافت می شود. شیشه ای تا چرب، سبز تا قهوه ای، بلورهای ستونی تا دانه ای، سختی 6/5 نوری: تک محوری، منفی، برجستگی بالا 2V=84°,

30. همی مورفیت Zn4(Si2O7)(OH)2.H2O معمولا در بخشهای بالایی کانسارهای سرب و روی دیده می شود و بطور عادی، با اسمیت زونیت همراه است. بصورت پوسته ای و لایه ای و نیز توده ای ، دانه ای، پولکی و سوزنی نیز مشاهده می شود.

31. سیکلوسیلیکاتها سیلیکاتهای حلقوی

32. ویژگیهای عمومی بریل • فرمول عمومی x(SiO3) • تقارن هگزاگونال و ارتورومبیک (پزودوهگزاگونال) • کانیهای سیلیکاته با: وزن مخصوص متوسط (2.6-3.2) و سختی 5 تا 6 شکلهای منشوری رخ ضعیف بریل

33. سیکلوسیلیکاتهای متعارف Beryl Be3Al2(Si6O18) معمولا کانی فرعی در پگماتیتهای گرانیتی رنگهای متنوع Cordierite (Mg,Fe)2Al4Si5O18·nH20 کانی متعارف در سنگهای دگرگونی مجاورتی سنگهای الومینیم دار Tourmaline(Na,Ca)(Li,Mg,Al)3(Al,Fe,Mn)6(BO3)3 (Si6O18)(OH)4 کانی متعارف در سنگهای پگماتیتی تورمالین هندوانه ای

34. اینوسیلیکاتها

35. اینوسیلیکاتها • سیلیکاتهای زنجیره ای • زنجیرهای ساده : پیروکسنها Pyroxenes (XYZ2O6 )X (M2) – Na, Ca, Mn, Fe+2, Mg, Li Y (M1) – Mn, Fe+2, Mg, Fe+3, Cr+3 , Ti+4Z (Tetrahedral site) - Al+3, Si+4

36. 2_26b Positive ion Example: The Pyroxene Augite Ca(Mg,Fe,Al)(SiO3)2

37. پیروکسنها b a sin Diopside (001) view آبی = Si ارغوانی = M1 (Mg) زرد = M2 (Ca)

38. b a sin Diopside (001) view آبی = Si ارغوانی = M1 (Mg) زرد = M2 (Ca)

39. Diopside (001) view آبی = Si ارغوانی = M1 (Mg) زرد = M2 (Ca)

40. IV slab VI slab IV slab a sin VI slab IV slab VI slab IV slab b Diopside (001) view آبی = Si ارغوانی = M1 (Mg) زرد = M2 (Ca)

41. (+) (+) (+) (+) (+) بنابراین ساختمان پیروکسنها متشکل از ستونهای متناوب I است. در کلینوپیروکسنها تمام ستونهای I در جهت یکسان هستند

42. (+) (+) (+) (+) (+) بنابراین ساختمان پیروکسنها متشکل از ستونهای متناوب I است. در کلینوپیروکسنها تمام ستونهای I در جهت یکسان هستند

43. تترائدر و اکتائدر، یکی از اکسیژنها را به اشتراک می گذارند

44. بنابراین زنجیره های تترائدری بالای M1 در هر ردیف نسبت به ردیف پائینی کمی جابجایی دارند. در مورد جایگاه M2 نیز همینطور است. بدین ترتیب، سلول واحد به شکل منوکلینیک بوده و کلینوپیروکسنها شکل می گیرند. (+) M2 c a (+) M1 (+) M2

45. c (-) M1 (+) M2 a (+) M1 در ارتوپیروکسنها، ستونهای I به تناوب دارای جهت یافتگی + و – هستند. بنابراین، جابجایی ردیفها از بین رفته و ارتوپیروکسنها شکل می گیرند. (-) M2

46. شیمی پیروکسنها فرمول عمومی پیروکسنها: W1-P (X,Y)1+P Z2O6 بطوریکه: W = Ca Na X = Mg Fe2+ Mn Ni Li Y = Al Fe3+ Cr Ti Z = Si Al همانگونه که مشاهده می شود، بدون آب هستند. بنابرای در شرایط دمایی بالایی پایدارترند

47. محلول جامد در بین پیروکسنها Wollastonite pigeonite 1200oC orthopyroxenes clinopyroxenes 1000oC Diopside Hedenbergite Augite سولووس 800oC pigeonite (Mg,Fe)2Si2O6 Ca(Mg,Fe)Si2O6 orthopyroxenes Ferrosilite Enstatite

48. جایگزینی کاتیونها • جایگزینی دوتایی • جایگزینی کاتیونهای دو و سه ظرفیتی در جایگاههای کاتیونی مختلف • جایگزینی کاتیونهای دارای ظرفیت متفاوت • مثل Na+ بجای Ca2+ • جبران اختلاف بار پیش آمده، با با جایگزینیهای دیگر، انجام شود. • مثلا Na+و Si4+بجای Ca2+و Al3+ • جایگزینی سدیم • جایگزینی دوتایی Na+Al3+بجای 2Ca2+ • Jadeite->NaAlSi2O6 • مستلزم فشار بسیار بالاست

49. Wollastonite Diopside Hedenbergite Augite pigeonite orthopyroxenes Ferrosilite Enstatite

50. 17.4 A 7.1 A 5.2 A پیروکسنوئیدها با جایگزینی کاتیونها در موقعیت VI ساختمان معمولی پیروکسن که 5.2 آنگستروم بوده و در آن دو تترائدر تکرار می شود، بهم می خورد 12.5 A پیروکسن، تکرار دو تترائدر ولاستونیت (Ca  M1) تکرار سه تترائدر رودونیت MnSiO3 تکرار 5 تترائدر پیروکسمانژیت (Mn, Fe)SiO3 تکرار 7 تترائدر