silikatmineraler

Silikatmineraler, de mest udbredte bjergartsdannende mineraler i jordskorpen og den øvre kappe. Den kontinentale jordskorpe domineres af silikatmineralerne feldspatter, pyroxener, amfiboler, glimmer og kvarts, den øvre kappe af silikatmineralerne olivin og pyroxen. Den fundamentale bygningsenhed i disse mineraler er tetraedre med siliciumioner centralt og oxygenioner i de fire spidser, (SiO₄)^4-. Tetraedrene knyttes sammen på forskellig måde i krystalstrukturer, hvorfor de inddeles i følgende grupper:

1. Neso- eller orthosilikater. Tetraedrene er selvstændige og bindes sammen af kationer som fx magnesium og jern i mineralet olivin, (Mg,Fe)₂SiO₄. Denne gruppe har enheden (SiO₄)^4-, og Si:O-forholdet er 1:4.

2. Soro- eller gruppesilikater, hvor to tetraedre er bundet sammen vha. en fælles oxygenion. Et eksempel er thortveitit, Sc₂Si₂O₇, hvor Si:O-forholdet er 2:7.

3. Ino- eller kædesilikater, hvor hvert tetraeder deler oxygenioner med to andre tetraedre på en sådan måde, at der dannes meget lange kæder. Et eksempel er pyroxen-mineralet diopsid, CaMgSi₂O₆, hvor Si:O-forholdet er 1:3. I amfibolmineralerne er to sådanne enkeltkæder knyttet sammen til dobbeltkæder vha. fælles oxygenioner. Dette giver Si:O-forholdet 4:11.

4. Cyklo- eller ringsilikater, hvor tetraedrene ved at dele to oxygenioner med andre tetraedre danner tre-, fire- eller sekskantede ringe. Et eksempel er beryl, Be₃Al₂Si₆O₁₈, med sekskantede ringe. Her er Si:O-forholdet 1:3, det samme som hos inosilikater med enkeltkæder, hvor hvert tetraeder også deler to spidser med nabotetraedre.

5. Phyllo- eller lagsilikater, hvor tetraedrene danner lag, ved at hvert tetraeder deler oxygenioner med tre andre, der ligger i samme plan, således at den frie oxygenion i alle tetraedre vender til samme side. Et eksempel er talk, Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂. Si:O-forholdet er 2:5.

6. Tektosilikater, hvor alle oxygenioner deles af to tetraedre under dannelse af et netværk. Kvarts er et eksempel. Formlen SiO₂ viser et Si:O-forhold på 1:2. I denne struktur kan siliciumionen, Si⁴⁺, erstattes af aluminiumionen, Al³⁺. Den derved skabte overskydende ladning kan binde kationer i hulrummene i strukturen. Feldspatten albit, NaAlSi₃O₈, ses fx at være afledt af 4SiO₂ eller Si₄O₈, hvor en siliciumion er erstattet af en aluminiumion; den overskydende ladning binder natriumionen, Na⁺.

På tilsvarende måde kan aluminium erstatte silicium i andre grupper af silikatmineraler; pyroxenen augit, (Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Al,Si)₂O₆, afledes fx af ovennævnte diopsid, CaMgSi₂O₆, ved at aluminium erstatter silicium.

Silikatmineraler har stor teknisk betydning. Feldspatter, kvarts, lermineraler og kaolin anvendes i byggematerialer som fx cement og i glas, porcelæn og keramik; zeolitter anvendes bl.a. som ionbyttere, filtre og fyldstof i papir; granater i slibemidler; asbest, olivin, sillimanit mfl. i bl.a. isolationsmaterialer. Mange silikatmineraler anvendes som smykkesten, fx beryl (smaragd), topas og turmalin.