歷史地質學/矽酸鹽礦物
在本文中，我們將研究一類重要的礦物，稱為矽酸鹽。
我們所說的矽酸鹽四面體是指一個與四個等距原子結合在一起的矽原子，這些氧原子形成四面體的四個角：即一個底面為三角形的錐體。
每個四面體可以與另一個四面體共享其氧原子中的任何一個，以便兩個四面體可以頂點連線在一起（但不能邊連線或面連線）。 因此，每個四面體可以連線到多達四個其他四面體，每個四面體的每個角一個； 或三個，兩個，一個，或沒有。 這給了我們各種各樣的結構，可以從四面體構建出來：三維晶格； 二維片、鏈、雙鏈、環等。 右邊的圖顯示了一些可能的結構。 請注意，鏈和雙鏈可以在一個方向上無限延伸，而片可以在兩個方向上無限延伸。
矽酸鹽礦物（簡稱矽酸鹽）是一種包含矽酸鹽結構的礦物； 因此，矽酸鹽礦物可以根據其矽酸鹽結構分類為晶格矽酸鹽、片矽酸鹽、鏈矽酸鹽等等。 請注意，除石英及其同質多象外，矽酸鹽礦物不會完全由這些結構組成。 其他元素的原子必須參與其中，以便環、鏈、片或任何其他形式成為三維晶體的一部分。
大多數矽酸鹽結構可以用描述性的英文名稱（如“片矽酸鹽”）或用希臘語描述相同事物的名稱（如“層狀矽酸鹽”）來描述。 在存在簡單的英語術語的地方，我將在本文中使用它。 下表顯示了這些結構與英語和希臘語名稱之間的關係，並提供了一些對本教科書重要的礦物的示例。
| 結構 | 英文名稱 | 希臘語 | 重要示例 |
|---|---|---|---|
| 三維 | 晶格矽酸鹽 | 架狀矽酸鹽 | 石英； 長石 |
| 平行片 | 片矽酸鹽 | 層狀矽酸鹽 | 雲母； 粘土； 蛇紋石； 綠泥石 |
| 單鏈或雙鏈 | 鏈矽酸鹽 | 鏈狀矽酸鹽 | 輝石； 角閃石 |
| 三、四或六元環 | 環矽酸鹽 | 環狀矽酸鹽 | |
| 對 | 島狀矽酸鹽 | 綠簾石 | |
| 孤立的四面體 | 島狀矽酸鹽或正矽酸鹽 | 橄欖石 |
由於四面體透過共享其角上的氧原子而連線在一起，因此四面體形成的結構反映在矽酸鹽的化學式中。 例如，石英僅由三維晶格中連線在一起的四面體組成。 這意味著每個四面體都與另一個四面體的所有四個角連線在一起； 這意味著每個氧原子都被兩個矽原子共享； 這意味著石英的化學式為SiO2。 同樣，如果您檢視鋯石（ZrSiO4）的化學式，您可以看到它必須是島狀矽酸鹽。
在一些矽酸鹽中，結構不僅基於矽酸鹽四面體，還基於以鋁而不是矽為中心原子的四面體。 包含這些鋁基四面體以及矽酸鹽四面體的矽酸鹽被稱為鋁矽酸鹽。
鋁基四面體與矽酸鹽四面體具有不同的化學性質。 這意味著您不能擁有與普通矽酸鹽不同的鋁矽酸鹽，它只是用鋁原子代替了部分矽原子； 必須有其他差異。 例如，在化學上不可能構建一個僅由這兩種四面體組成的晶格，這類似於石英； 需要其他原子來平衡化學式的電荷。 因此，像長石這樣的晶格鋁矽酸鹽的化學式不是（Si，Al）O2（這是不可能的），而是具有更復雜的化學式，如KAlSi3O8 和 CaAl2Si2O8。
矽含量高的矽酸鹽礦物被稱為長英質礦物； 長英質的反義詞是基性； 非常基性的礦物，顧名思義，被稱為超基性。 請注意，這個詞語只適用於是矽酸鹽礦物，因此包含一些矽酸鹽四面體的礦物； 沒有人會把方解石（例如）稱為超基性礦物，因為方解石根本不包含任何矽酸鹽四面體。
關於長英質和基性礦物之間的差異，可以做一些概括： 當我們從長英質過渡到基性時，礦物的密度更大（因為它們中不是氧或矽的原子是更重的元素，如鎂或鐵）； 它們的熔點更高； 並且當它們融化時，它們會變得不太粘稠（即流動更順暢）。
在一些文字中，尤其是較舊的文字和英國文字，您可能會看到酸性、鹼性和超鹼性這些詞語，而不是長英質、基性和超基性。 這些術語指的是一種過時的礦物形成假說，我不會使用它們； 我之所以提到它們，只是為了那些在進一步閱讀中遇到這些術語的讀者。