Die Silikate sind die am Weitesten verbreitete Mineralklasse in Erdkruste und Mantel. Sie sind nicht nur gesteinsbildend, sondern dienen auch als Schmuck- und Edelsteine (Opal, Peridot [Olivin], Mondstein, Aquamarin, etc.). Durch ihre enorme Bandbreite an Strukturen werden sie auch für viele technische Anwendungen genutzt (Talk als Schmiermittel und in Kosmetika, Zeolithe als Ionentauscher oder zum Cracken von Erdöl, Hochfeuerfeste Keramiken, etc.). Die ersten Untersuchungen an Silikaten mittels Röntgenmethoden wurden bereits 1926 durchgeführt (Taylor und Bragg). Strunz führte 1937/38 die Einteilung der Silikate nach ihrem Bauprinzip ein und entwickelte damit erste Ideen von Machatschki (1928) und Bragg (1930) weiter.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Das [SiO4]- Tetraeder
3 Silikate
4 Inselsilikate
4.1 Olivin
4.2 Granate
4.3 Aluminium- Silikate
4.3.1 Al2SiO5-Gruppe
4.3.2 Mullit
5 Kettensilikate
5.1 Pyroxene
5.2 Amphibole
6 Schichtsilikate
7 Gerustsilikate
7.1 SiO2 - Phasen
7.2 Feldspäte
7.3 Feldspatvertreter
7.4 Zeolithe
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Die vorliegende Arbeit gibt einen strukturierten Überblick über die Mineralogie der Silikate, wobei der Fokus auf dem grundlegenden [SiO4]-Tetraeder sowie den verschiedenen Silikatgruppen und deren strukturellen Eigenschaften unter variierenden Druck- und Temperaturbedingungen liegt.
- Grundlagen des [SiO4]-Tetraeders und dessen Stabilität
- Klassifizierung der Silikate nach ihrem Polymerisationsgrad
- Strukturelle Analyse von Insel-, Ketten-, Schicht- und Gerüstsilikaten
- Einfluss von Druck, Temperatur und Ionensubstitution auf die Mineralstruktur
- Technische Anwendungen und geowissenschaftliche Bedeutung der Silikate
Auszug aus dem Buch
4.1 Olivin
Olivin hat die allgemeine Formel M2SiO4, wobei M durch Ca, Mg und Fe2+ besetzt sein kann. Die häufigsten natürlichen Olivine sind Forsterit (Mg2SiO4) und Fayalit (Fe2SiO4), zwischen denen eine vollständige Mischungsreihe existiert. Zwischen der weniger häufigen Mischreihe Monticellit (CaMgSiO4) - Kirschteinit (CaFeSiO4) und der Forsterit Fayalit-Reihe gibt es auf Grund der großen Ca2+-Ionen keine Mischbarkeit.
Wie in Abbildung 3 zu erkennen ist, gibt es zwei Oktaederplätze, M1 und M2, wobei die M1-Plätze auf Inverssionszentren und die M2-Plätze auf Spiegelebenen liegen. In der idealen Olivinstruktur werden beide Oktaederplätze als regulär betrachtet. In der realen Struktur zeigt sich jedoch, dass die Plätze leicht verzerrt sind und dass der M2-Platz etwas größer ist. Diese Tatsache hat zu Folge, dass Ca bevorzugt die M2-Plätze besetzt. Betrachtet man die Sauerstoffe der Struktur ergibt sich eine leicht verzerrte hexagonal dichteste Kugelpackung, deren dichtgepackte Schichten parallel der (100)-Ebene liegen. Die M-Kationen sitzen hier auf der Hälfte der Oktaederplätze und Si auf einem Achtel der Tetraederplätze.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Einführung in die Bedeutung der Silikate als gesteinsbildende Mineralklasse und ihre historische Erforschung.
2 Das [SiO4]- Tetraeder: Beschreibung des fundamentalen Bausteins aller Silikate und Erläuterung der Bindungseigenschaften.
3 Silikate: Erläuterung der Klassifizierung von Silikaten basierend auf dem Polymerisationsgrad ihrer Tetraeder.
4 Inselsilikate: Analyse der Struktur und Stabilität von Mineralen mit isolierten Tetraedern, insbesondere Olivin, Granaten und Aluminiumsilikaten.
5 Kettensilikate: Untersuchung der Pyroxene und Amphibole sowie deren strukturelle Anpassung an geologische Bedingungen.
6 Schichtsilikate: Beschreibung der strukturellen Merkmale von zwei-, drei- und vierschichtigen Silikaten.
7 Gerustsilikate: Detaillierte Darstellung der Quarz-Modifikationen, Feldspäte, Feldspatvertreter und Zeolithe.
Schlüsselwörter
Silikate, SiO4-Tetraeder, Inselsilikate, Kettensilikate, Schichtsilikate, Gerüstsilikate, Olivin, Granat, Feldspäte, Zeolithe, Kristallstruktur, Polymerisationsgrad, Ionensubstitution, Mineralogie, Petrologie
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die systematische Struktur und Stabilität der wichtigsten Silikat-Mineralklassen unter Berücksichtigung ihrer geowissenschaftlichen Bedeutung.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die kristallographischen Strukturen, die chemische Zusammensetzung (Substitutionen) und das Verhalten der Minerale bei unterschiedlichen Druck- und Temperaturbedingungen.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist eine verständliche Übersicht über den strukturellen Aufbau der Silikate vom einfachen Tetraeder bis hin zu komplexen Gerüststrukturen zu geben.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf der Auswertung struktureller Daten (Kristallsysteme, Raumgruppen) und petrologischer Zusammenhänge, wie sie in der Mineralogie üblich sind.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil ist in die verschiedenen Silikat-Klassen unterteilt (Insel-, Ketten-, Schicht- und Gerüstsilikate), wobei jeweils Struktur und Stabilitätsfaktoren erläutert werden.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Silikate, Kristallstruktur, Polymerisationsgrad, Ionensubstitution und geologische Stabilität charakterisiert.
Warum ist das Feldspat-Dreieck für die Petrologie relevant?
Es veranschaulicht das Ausmaß der Mischbarkeit von Feldspäten bei hohen Temperaturen und dient als Grundlage für die Anwendung als Zwei-Feldspat-Geothermometer.
Was ist das Besondere an der Zeolith-Struktur?
Zeolithe besitzen eine mikroporöse Gerüststruktur, die den Einbau von Molekülen und Ionen in Poren ermöglicht, was sie für technische Anwendungen besonders wertvoll macht.
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- Anna Hansen (Author), 2008, Struktur und Stabilität der Silikate, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/146218
