ケイ酸塩鉱物
珪酸塩鉱物は、珪酸塩グループからなる岩石形成鉱物です。鉱物の中で最大かつ最も重要なクラスであり、地球の地殻の約90%を占めています。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
鉱物学では、シリカ（SiO 2 ）の結晶形態は通常、テクトケイ酸塩とみなされ、ダナ分類（75.1）ではそのように分類されます。しかし、ニッケル・ストランツ分類では、酸化鉱物（4.DA）に分類されます。シリカは、自然界では鉱物の石英およびその多形体として存在します。
地球上では、数十億年にわたる地殻の形成と再形成の過程の結果として、多種多様なケイ酸塩鉱物が、さらに幅広い組み合わせで存在しています。これらの過程には、部分溶融、結晶化、分別作用、変成作用、風化作用、そして続成作用が含まれます。
生物もこの地質循環に貢献しています。例えば、珪藻類と呼ばれるプランクトンの一種は、海水から抽出されたシリカから外骨格（「被殻」）を形成します。死んだ珪藻の被殻は、深海堆積物や珪藻土の主要成分です。
一般的な構造
ケイ酸塩鉱物は一般に、化学式[SiO 2+ n ] 2 n −で表されるサブユニットからなる無機化合物です。このように表記されていますが、ケイ酸塩を陰イオンとして記述するのは簡略化したものです。ケイ酸塩陰イオンの電荷をバランスさせるのは、金属陽イオンM x +です。代表的な陽イオンは、Mg 2+、Fe 2+、Na +です。ケイ酸塩と金属間のSi-OM結合は、強力な極性共有結合です。ケイ酸塩陰イオン（[SiO 2+ n ] 2 n −）は常に無色ですが、微粉末にすると白色になります。ケイ酸塩鉱物の色は、金属成分、通常は鉄に由来します。
ほとんどのケイ酸塩鉱物では、ケイ素は四面体で、4つの酸化物に囲まれています。酸化物の配位数は、2つのケイ素中心を架橋する場合を除き、可変です。この場合、酸化物の配位数は2です。
一部のケイ素中心は、四隅の酸素原子に結合したまま、他の元素の原子に置換されることがある。置換された原子が通常四価でない場合、通常は陰イオンに余分な電荷を付与し、その結果、追加の陽イオンが必要となる。例えば、鉱物正長石[KAlSi3お8]n陰イオンは、すべての酸素の頂点を共有する四面体の三次元ネットワークです。もしすべての四面体がケイ素中心を持っていたら、陰イオンは単なる中性のシリカ[SiO2]n4個のシリコン原子のうち1個をアルミニウム原子に置換すると、陰イオン[AlSi3お− 8]n、その電荷はカリウム陽イオンKによって中和される。+。
主なグループ
鉱物学では、ケイ酸塩鉱物はケイ酸アニオンの構造に応じて7つの主要なグループに分類されます。[ 4 ] [ 5 ]
| 主要グループ | 構造 | 化学式 | 例 |
|---|---|---|---|
| ネソケイ酸塩 | 孤立したシリコン四面体 | [SiO 4 ] 4− | オリビン、ガーネット、ジルコン… |
| ソロシリケート | 二重四面体 | [Si 2 O 7 ] 6− | エピドート、メリライトグループ |
| 環状ケイ酸塩 | リング | [Si n O 3 n ] 2 n − | ベリルグループ、トルマリングループ |
| イノケイ酸塩 | 単一チェーン | [Si n O 3 n ] 2 n − | 輝石群 |
| イノケイ酸塩 | 二重鎖 | [Si 4 n O 11 n ] 6 n − | 角閃石群 |
| フィロケイ酸塩 | シート | [Si 2 n O 5 n ] 2 n − | 雲母と粘土 |
| テクトケイ酸塩 | 3Dフレームワーク | [Al x Si y O (2 x +2 y ) ] x − | 石英、長石、ゼオライト |
テクトケイ酸塩は、ケイ素の一部をアルミニウムなどのより原子価の低い原子に置換した場合にのみ、陽イオンを追加できます。ケイ素をアルミニウムに置換する手法が一般的です。
ネソケイ酸塩またはオルトケイ酸塩
ネソケイ酸塩（ギリシャ語のνῆσος nēsos「島」に由来）またはオルトケイ酸塩は、オルトケイ酸イオンを孤立した（島状の）[SiO 4 ] 4−四面体として存在し、格子間陽イオンのみで結合している。ニッケル・ストランツ分類は09.Aである。例としては以下が挙げられる。
- Al 2 SiO 5グループ
- ヒューマイト基 – (Mg,Fe) 7 (SiO 4 ) 3 (F,OH) 2
- ダトライト– CaBSiO 4 (OH)
- チタン石– CaTiSiO 5
- クロリトイド– (Fe,Mg,Mn) 2 Al 4 Si 2 O 10 (OH) 4
- ムライト(別名磁器) – Al 6 Si 2 O 13
ソロシリケート
ソロシリケート（ギリシャ語のσωρός sōros「山、塚」に由来）は、孤立したピロシリケート陰イオンSiを有する。2お6−7酸素頂点を共有する二重四面体で構成され、ケイ素と酸素の比は2:7です。ニッケル・ストランツ分類は09.Bです。例としては、以下のものが挙げられます。
- トートベイタイト– (Sc,Y) 2 (Si 2 O 7 )
- ヘミモルファイト(カラミン) – Zn 4 (Si 2 O 7 )(OH) 2・H 2 O
- ローソナイト– CaAl 2 (Si 2 O 7 )(OH) 2 ·H 2 O
- アキシナイト– (Ca,Fe,Mn) 3 Al 2 (BO 3 )(Si 4 O 12 )(OH)
- イルバイト– CaFe II 2 Fe III O(Si 2 O 7 )(OH)
- エピドートグループ（(SiO 4 ) 4−と(Si 2 O 7 ) 6−グループの両方を持つ）
- ベスビアナイト(アイドクレース) – Ca 10 (Mg,Fe) 2 Al 4 (SiO 4 ) 5 (Si 2 O 7 ) 2 (OH) 4
環状ケイ酸塩
環状珪酸塩（ギリシャ語のκύκλος kýklos「円」に由来）は、3つ以上の四面体が環を形成して結合した構造です。一般式は(Si x O 3 x ) 2 x −で、1つ以上のケイ素原子が他の4配位原子に置換されている場合があります。ケイ素と酸素の比は1:3です。二重環構造は(Si 2 x O 5 x ) 2 x −で、2:5の比を持ちます。ニッケル・ストルンツ分類は09.Cです。環のサイズには以下のものがあります。
![6単位 [Si6O18]、緑柱石（赤：Si、青：O）](/wiki/File:Beryll.ring.combined.png)
![3単位[Si3O9]、ベニトアイト](/wiki/File:Benitoid.2200.png)
![4単位 [Si4O12]、パパゴ石](/wiki/File:Papagoite.2200.png)
![9単位 [Si9O27]、ユーディアライト](/wiki/File:Eudialyte.2200.png)
![12個、二重リング[Si12O30]、ミラライト](/wiki/File:Milarite.png)
鉱物の例としては次のようなものがあります。
- 3員単環
- ベニトアイト– BaTi(Si 3 O 9 )
- 4員単環
- パパゴ石– CaCuAlSi2お6（おお）3。
- 6員単環
- ベリル– Be 3 Al 2 (Si 6 O 18 )
- バザイト– Be 3 Sc 2 (Si 6 O 18 )
- スギライト– KNa 2 (Fe、Mn、Al) 2 Li 3 Si 12 O 30
- トルマリン– (Na,Ca)(Al,Li,Mg)3–（アルミニウム、鉄、マンガン）6（シ6お18)(BO3）3（おお）4
- ペツォッタイト– Cs(Be 2 Li)Al 2 Si 6 O 18
- オスミライト– (K,Na)(Fe,Mg) 2 (Al,Fe) 3 (Si,Al) 12 O 30
- コーディエライト– (Mg,Fe) 2 Al 4 Si 5 O 18
- セカニナイト– (Fe +2 ,Mg) 2 Al 4 Si 5 O 18
- 9員単環
- ユーディアライト– Na15カルシウム6（鉄、マンガン）3Zr3SiO(O,OH,H2O)3（シ3お9）2（シ9お27）2(OH,Cl)2
- 6員二重環
- ミラライト– K 2 Ca 4 Al 2 Be 4 (Si 24 O 60 )H 2 O
アキシナイトの環には2 つの B 四面体と 4 つの Si 四面体が含まれており、他の 6 員環環状ケイ酸塩と比較して大きく歪んでいます。
イノケイ酸塩
イノケイ酸塩（ギリシャ語のἴς is [属格: ἰνός inos ]「繊維」に由来）または鎖状ケイ酸塩は、ケイ酸塩四面体が絡み合った鎖を有し、単鎖の場合はSiO 3（1:3）の比、二重鎖の場合はSi 4 O 11（4:11）の比をとる。ニッケル・ストランツ分類は09.Dで、例として以下が挙げられる。
単鎖イノケイ酸塩
- 輝石群[ 6 ]
- 単斜輝石サブグループ
- 斜方輝石サブグループ
- パイロックスフェロアイト- (Fe,Mn,Ca)SiO 3 [ 9 ]
- ロードナイト– CaMn 3 Mn(Si 5 O 15 ) [ 10 ]
- 珪灰石グループ[ 11 ]
二鎖イノケイ酸塩
- 角閃石群
フィロケイ酸塩
フィロケイ酸塩（ギリシャ語のφύλλον phýllon「葉」に由来）またはシート状ケイ酸塩は、Si 2 O 5の組成比が2:5のケイ酸塩四面体が平行にシート状に並んで形成されます。ニッケル・ストルンツ分類は09.Eです。すべてのフィロケイ酸塩鉱物は水和しており、水または水酸基が結合しています。多くのフィロケイ酸塩は粘土質で、さらに1:1粘土鉱物（四面体シート1枚と八面体シート1枚）と2:1粘土鉱物（四面体シート2枚の間に八面体シート1枚）に分類されます。以下に主要なフィロケイ酸塩鉱物の種類とその化学式を示します。グループ名とシリーズ名はイタリック体で示されています。
- アホアイト– (K,Na)Cu 7 AlSi 9 O 24 (OH) 6・3H 2 O [ 12 ]
- アポフィライトグループ[ 13 ]
- フッ化ポフィライト-(K) – KCa 4 (Si 8 O 22 )F·8H 2 O
- バニステライト– (Ca,K,Na)(Mn 2+ ,Fe 2+ ) 10 (Si,Al) 16 O 38 (OH) 8・nH 2 O [ 14 ]
- カールトナイト– KNa 4 Ca 4 Si 8 O 18 (CO 3 ) 4 (OH,F)・H 2 O [ 15 ]
- キャバンサイト– Ca(VO)Si 4 O 10・4H 2 O (ペンタゴナイトの二形体) [ 16 ]
- 緑泥石グループ[ 17 ] – (Al,Fe 2+ ,Fe 3+ Li,Mg,Mn,Ni) 5−6 (Al,Fe 3+ ,Si) 4 (O,OH) 18 (2:1:1粘土)
- クリソコラ– Cu 2−x Alx(H 2−x Si 2 O 5 )(OH) 4・nH 2 O、x < 1 [ 18 ]
- エカナイト– Ca 2 ThSi 8 O 20 [ 19 ]
- ジャイロライト– NaCa 16 Si 23 AlO 60 (OH) 8・14H 2 O [ 20 ]
- ハイジンゲライト– Fe 3+ 2 (Si 2 O 5 )(OH) 4・2H 2 O [ 21 ]
- イモゴライト– Al 2 SiO 3 (OH) 4 [ 22 ]
- カオリナイト-蛇紋石グループ[ 23 ]
- 雲母グループ[ 24 ]
- 海王石– KNa 2 Li(Fe 2+ ) 2 Ti 2 [Si 4 O 12 ] 2 [ 27 ]
- オケナイト– Ca 10 Si 18 O 46・18H 2 O [ 28 ]
- パリゴルスカイト群[ 29 ] （2:1粘土）
- ペンタゴナイト– Ca(VO)Si 4 O 10・4H 2 O (キャバンサイトの二形体) [ 30 ]
- パイロフィライト-タルクグループ[ 31 ]
- セピオライト群
- スメクタイト群[ 34 ] （2:1粘土）
- スティルプノメラン群[ 35 ]
- スティルプノメラン– (K,Ca,Na)(Fe,Mg,Al) 8 (Si,Al) 12 (O,OH) 36・nH 2 O
- バーミキュライト– Mg 0.7 (Mg,Fe,Al) 6 (Si,Al) 8 O 20 (OH) 4 ·8H 2 O [ 36 ] (2:1 粘土)
層状珪酸塩、雲母群、白雲母（赤：Si、青：O）- フィロケイ酸塩、4員環を持つ四面体の単一網目構造、アポフィライト群
- フィロケイ酸塩、6員環の単四面体網、ピロスマライト-(Fe)-ピロスマライト-(Mn)系列
- フィロケイ酸塩、6員環の単四面体網、ゼオフィライト
- フィロケイ酸塩、4員環および6員環の二重網目構造、カルレトナイト
テクトケイ酸塩
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テクトケイ酸塩、あるいは「骨格ケイ酸塩」は、 SiO 2が1:2の比率で存在するケイ酸塩四面体の三次元骨格を持つ。このグループは地球の地殻の約75%を占める。[ 37 ]テクトケイ酸塩は、石英グループを除いて、アルミノケイ酸塩である。ニッケル・ストランツ分類は、9.F（ゼオライトH 2 Oを含まないテクトケイ酸塩）、9.G（ゼオライトH 2 Oを含むテクトケイ酸塩）、および4.DA（石英/シリカグループ）である。以下に、主要なテクトケイ酸塩鉱物種とその化学式を示す。グループ名とシリーズ名はイタリック体で表記されている。
- 石英族（シリカ） – SiO 2
- 長石群[ 38 ]
- アルカリ長石系列（カリウム長石またはK石）
- 斜長石系
- 曹長石– NaAlSi 3 O 8 (Na 端成分)
- オリゴクレース– (Na,Ca)Al(Si,Al)Si 2 O 8 (Na:Ca 90:10 ～ 70:30) [ 39 ]
- アンデシン– (Na,Ca)Al(Si,Al)Si 2 O 8 (Na:Ca 50:50 ～ 70:30) [ 40 ]
- ラブラドライト– (Ca,Na)Al(Al,Si)Si 2 O 8 (Na:Ca 30:70 ～ 50:50) [ 41 ]
- バイトナイト– (Ca,Na)Al(Al,Si)Si 2 O 8 (Na:Ca 10:90 ～ 30:70) [ 42 ]
- 灰長石– CaAl 2 Si 2 O 8 (Ca 端成分)
- その他の長石
- 長石類[ 44 ]
- スカポライトグループ[ 46 ]
- ゼオライトグループ[ 47 ]
- アミサイト– K 2 Na 2 Al 4 Si 4 O 16・5H 2 O
- アナルシム– Na(AlSi 2 O 6 )・H 2 O
- ブリューステライトサブグループ– (Ba,Sr,Ca)Al 2 Si 6 O 16 ·5H 2 O
- チャバザイト-レヴィーン亜群
- クリノプチロライトサブグループ– (Na,Ca,K) 3−6 (Al 6−7 Si 29−30 O 72 )・20H 2 O
- エリオナイトサブグループ– (Na 1−2 ,K 1−2 ,Ca 1−2 ) 2 Al 4 Si 14 O 36 ·15H 2 O
- フォージャサイトサブグループ– (Na 1−2、Ca 1−2、Mg 1−2 ) 3.5 [Al 7 Si 17 O 48 ]・32H 2 O
- フェリエライトサブグループ– [Mg 2 (K,Na) 2 Ca 0.5 ](Si 29 Al 7 )O 72・18H 2 O (フェリエライト-Mg)
- ホイランダイトサブグループ– (Na,Ca,K) 5−6 [Al 8−9 Si 27−28 O 72 ]・nH 2 O
- ローモンタイト– CaAl 2 Si 4 O 12・4H 2 O
- モルデナイト– (Na 2 ,Ca,K 2 ) 4 (Al 8 Si 40 )O 96・28H 2 O
- ナトロライトサブグループ
- ポーリンジャイトサブグループ– (K 2 ,Ca,Na 2 ,Ba) 5 [Al 10 Si 35 O 90 ]·45H 2 O (ポーリンジャイト-K)
- フィリップサイトサブグループ
- フィリップサイト– (Ca 3 (Si 10 Al 6 )O 32・12H 2 O (フィリップサイト-Ca)
- ポルサイト– (Cs,Na) 2 (Al 2 Si 4 O 12 )・2H 2 O
- スティルバイトサブグループ
- トムソナイトサブグループ – NaCa 2 Al 5 Si 5 O 20・6H 2 O (トムソナイト-Ca)
- 湯瓦石– CaAl 2 Si 6 O 16・4H 2 O
参照
参考文献
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外部リンク
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