历史地质学/硅酸盐矿物
在本文中，我们将研究一类重要的矿物，称为硅酸盐。
我们所说的硅酸盐四面体是指一个与四个等距原子结合在一起的硅原子，这些氧原子形成四面体的四个角：即一个底面为三角形的锥体。
每个四面体可以与另一个四面体共享其氧原子中的任何一个，以便两个四面体可以顶点连接在一起（但不能边连接或面连接）。 因此，每个四面体可以连接到多达四个其他四面体，每个四面体的每个角一个； 或三个，两个，一个，或没有。 这给了我们各种各样的结构，可以从四面体构建出来：三维晶格； 二维片、链、双链、环等。 右边的图显示了一些可能的结构。 请注意，链和双链可以在一个方向上无限延伸，而片可以在两个方向上无限延伸。
硅酸盐矿物（简称硅酸盐）是一种包含硅酸盐结构的矿物； 因此，硅酸盐矿物可以根据其硅酸盐结构分类为晶格硅酸盐、片硅酸盐、链硅酸盐等等。 请注意，除石英及其同质多象外，硅酸盐矿物不会完全由这些结构组成。 其他元素的原子必须参与其中，以便环、链、片或任何其他形式成为三维晶体的一部分。
大多数硅酸盐结构可以用描述性的英文名称（如“片硅酸盐”）或用希腊语描述相同事物的名称（如“层状硅酸盐”）来描述。 在存在简单的英语术语的地方，我将在本文中使用它。 下表显示了这些结构与英语和希腊语名称之间的关系，并提供了一些对本教科书重要的矿物的示例。
| 结构 | 英文名称 | 希腊语 | 重要示例 |
|---|---|---|---|
| 三维 | 晶格硅酸盐 | 架状硅酸盐 | 石英； 长石 |
| 平行片 | 片硅酸盐 | 层状硅酸盐 | 云母； 粘土； 蛇纹石； 绿泥石 |
| 单链或双链 | 链硅酸盐 | 链状硅酸盐 | 辉石； 角闪石 |
| 三、四或六元环 | 环硅酸盐 | 环状硅酸盐 | |
| 对 | 岛状硅酸盐 | 绿帘石 | |
| 孤立的四面体 | 岛状硅酸盐或正硅酸盐 | 橄榄石 |
由于四面体通过共享其角上的氧原子而连接在一起，因此四面体形成的结构反映在硅酸盐的化学式中。 例如，石英仅由三维晶格中连接在一起的四面体组成。 这意味着每个四面体都与另一个四面体的所有四个角连接在一起； 这意味着每个氧原子都被两个硅原子共享； 这意味着石英的化学式为SiO2。 同样，如果您查看锆石（ZrSiO4）的化学式，您可以看到它必须是岛状硅酸盐。
在一些硅酸盐中，结构不仅基于硅酸盐四面体，还基于以铝而不是硅为中心原子的四面体。 包含这些铝基四面体以及硅酸盐四面体的硅酸盐被称为铝硅酸盐。
铝基四面体与硅酸盐四面体具有不同的化学性质。 这意味着您不能拥有与普通硅酸盐不同的铝硅酸盐，它只是用铝原子代替了部分硅原子； 必须有其他差异。 例如，在化学上不可能构建一个仅由这两种四面体组成的晶格，这类似于石英； 需要其他原子来平衡化学式的电荷。 因此，像长石这样的晶格铝硅酸盐的化学式不是（Si，Al）O2（这是不可能的），而是具有更复杂的化学式，如KAlSi3O8 和 CaAl2Si2O8。
硅含量高的硅酸盐矿物被称为长英质矿物； 长英质的反义词是基性； 非常基性的矿物，顾名思义，被称为超基性。 请注意，这个词语只适用于是硅酸盐矿物，因此包含一些硅酸盐四面体的矿物； 没有人会把方解石（例如）称为超基性矿物，因为方解石根本不包含任何硅酸盐四面体。
关于长英质和基性矿物之间的差异，可以做一些概括： 当我们从长英质过渡到基性时，矿物的密度更大（因为它们中不是氧或硅的原子是更重的元素，如镁或铁）； 它们的熔点更高； 并且当它们融化时，它们会变得不太粘稠（即流动更顺畅）。
在一些文本中，尤其是较旧的文本和英国文本，您可能会看到酸性、碱性和超碱性这些词语，而不是长英质、基性和超基性。 这些术语指的是一种过时的矿物形成假说，我不会使用它们； 我之所以提到它们，只是为了那些在进一步阅读中遇到这些术语的读者。