Im Gegensatz zu den meisten anderen Silikatmineralien sind die Siliciumdioxid-Tetraeder in Olivin nicht aneinander gebunden andere. Sie sind jedoch an Eisen und / oder Magnesium gebunden, wie in Abbildung 2.10 dargestellt.

Wie bereits erwähnt, Die +2 Ionen von Eisen und Magnesium sind ähnlich groß (wenn auch nicht ganz gleich). Dies ermöglicht es ihnen, sich in einigen Silikatmineralien gegenseitig zu ersetzen. Tatsächlich haben die gemeinsamen Ionen in Silikatmineralien einen weiten Größenbereich, wie in Abbildung 2.11 dargestellt. Alle gezeigten Ionen sind Kationen mit Ausnahme von Sauerstoff. Beachten Sie, dass Eisen sowohl als +2 Ion (wenn es während der Ionisierung zwei Elektronen verliert) als auch als +3 Ion (wenn es drei Elektronen verliert) existieren kann. Fe2 + ist als Eisen bekannt. Fe3 + ist als Eisen (III) bekannt. Ionenradien sind für die Zusammensetzung von Silikatmineralien von entscheidender Bedeutung, daher beziehen wir uns erneut auf dieses Diagramm.

Die Struktur der Einzelkette Silikatpyroxen ist in den Abbildungen 2.12 und 2.13 dargestellt. In Pyroxen sind Siliciumdioxid-Tetraeder in einer einzigen Kette miteinander verbunden, wobei ein Sauerstoffion von jedem Tetraeder mit dem benachbarten Tetraeder geteilt wird, daher gibt es weniger Sauerstoff in der Struktur.Das Ergebnis ist, dass das Verhältnis von Sauerstoff zu Silizium niedriger ist als bei Olivin (3: 1 statt 4: 1) und die Nettoladung pro Siliziumatom geringer ist (–2 statt –4), da weniger Kationen erforderlich sind um diese Gebühr auszugleichen. Pyroxenzusammensetzungen sind vom Typ MgSiO 3, FeSiO 3 und CaSiO 3 oder eine Kombination davon. Pyroxen kann auch als (Mg, Fe, Ca) SiO3 geschrieben werden, wobei die Elemente in den Klammern in einem beliebigen Verhältnis vorhanden sein können. Mit anderen Worten, Pyroxen hat ein Kation für jedes Siliciumdioxid-Tetraeder (z. B. MgSiO 3), während Olivin zwei (z. B. Mg 2 SiO 4) hat. Da jedes Siliziumion +4 und jedes Sauerstoffion –2 ist, ergeben die drei Sauerstoffatome (–6) und das eine Silizium (+4) eine Nettoladung von –2 für die einzelne Kette von Siliciumdioxid-Tetraedern. In Pyroxen gleicht das einwertige Kation (2+) pro Tetraeder diese Ladung von –2 aus. In Olivin sind zwei zweiwertige Kationen erforderlich, um die –4-Ladung eines isolierten Tetraeders auszugleichen.

Die Struktur von Pyroxen ist „permissiver“ als die von Olivin – was bedeutet, dass Kationen einen größeren Bereich von Ionenradien aufweisen Darin können Pyroxene Kationen aus Eisen (Radius 0,63 Å) oder Magnesium (Radius 0,72 Å) oder Kalzium (Radius 1,00 Å) enthalten.

In Amphibolstrukturen sind die Siliciumdioxid-Tetraeder in einer Doppelkette verbunden, deren Sauerstoff-Silizium-Verhältnis niedriger ist als das von Pyroxen, und daher sind noch weniger Kationen erforderlich, um die Ladung auszugleichen. Amphibol ist noch toleranter als Pyroxen und seine Zusammensetzung kann sehr komplex sein. Hornblende kann zum Beispiel Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Eisen, Aluminium, Silizium, Sauerstoff, Fluor und das Hydroxylion (OH–) enthalten. In Glimmerstrukturen kann die Siliciumdioxid-Tetraeder sind in durchgehenden Schichten angeordnet, wobei jedes Tetraeder drei Sauerstoffanionen mit benachbarten Tetraedern teilt. Es gibt noch mehr Sauerstoffverteilung zwischen benachbarten Tetraedern und daher werden weniger ladungsausgleichende Kationen für Blattsilikatmineralien benötigt. Die Bindung zwischen den Blättern ist relativ schwach, was für die gut entwickelte einseitige Spaltung verantwortlich ist (Abbildung 2.14). Biotitglimmer kann Eisen und / oder Magnesium enthalten und ist daher ein ferromagnesisches Silikatmineral (wie Olivin, Pyroxen und Amphibol). Chlorit ist ein weiteres ähnliches Mineral, das üblicherweise Magnesium enthält. In Muskovitglimmer sind nur Aluminium und Kalium vorhanden; Daher handelt es sich um ein nicht ferromagnesisches Silikatmineral.

Neben Muskovit, Biotit und Chlorit gibt es viele andere Schichtsilikate (oder Schichtsilikate) existieren normalerweise als tongroße Fragmente (dh weniger als 0,004 mm). Dazu gehören die Tonmineralien Kaolinit, Illit und Smektit. Obwohl sie aufgrund ihrer sehr geringen Größe schwer zu untersuchen sind, sind sie äußerst wichtige Bestandteile von Gesteinen und insbesondere von Böden.

Das gesamte Schichtsilikat Mineralien haben auch Wasser in ihrer Struktur.

Silica-Tetraeder sind in dreidimensionalen Gerüsten sowohl im Feldspat als auch im Quarz gebunden. Dies sind nicht ferromagnesische Mineralien – sie enthalten kein Eisen oder Magnesium.Feldspate enthalten neben Siliciumdioxid-Tetraedern auch die Kationen Aluminium, Kalium, Natrium und Calcium in verschiedenen Kombinationen. Quarz enthält nur Siliciumdioxid-Tetraeder.

Die drei wichtigsten Feldspatmineralien sind Kaliumfeldspat (auch bekannt als K-Feldspat oder K-Spar) und zwei Arten von Plagioklasfeldspat: Albit (nur Natrium) und Anorthit (nur Kalzium) . Wie bei Eisen und Magnesium in Olivin gibt es einen kontinuierlichen Bereich von Zusammensetzungen (Reihen fester Lösungen) zwischen Albit und Anorthit in Plagioklas. Dies liegt daran, dass die Calcium- und Natriumionen nahezu identisch groß sind (1,00 Å gegenüber 0,99 Å). Zwischen CaAl2Si3O8 und NaAlSi3O8 können beliebige Zwischenzusammensetzungen existieren (Abbildung 2.15). Dies ist ein wenig überraschend, da Calcium- und Natriumionen, obwohl sie sehr ähnlich groß sind, nicht die gleiche Ladung haben (Ca2 + gegenüber Na +). Dieses Problem wird durch die entsprechende Substitution von Si4 + durch Al3 + erklärt. Daher ist Albit NaAlSi3O8 (ein Al und drei Si), während Anorthit CaAl2Si2O8 (zwei Al und zwei Si) ist, und Plagioklasfeldspate mit mittlerer Zusammensetzung haben mittlere Anteile an Al und Si. Dies wird als „gekoppelte Substitution“ bezeichnet. Die Plagioklas-Feldspate mit mittlerer Zusammensetzung sind Oligoklas (10% bis 30% Ca), Andesin (30% bis 50% Ca), Labradorit (50% bis 70%) % Ca) und Bytownit (70% bis 90% Ca). K-Feldspat (KAlSi3O8) hat aufgrund der größeren Größe des Kaliumions (1,37 Å) und aufgrund dieser Größe eine etwas andere Struktur als Plagioklas , Kalium und Natrium ersetzen sich nur bei hohen Temperaturen. Diese Hochtemperatur-Feldspate kommen wahrscheinlich nur in Vulkangesteinen vor, da aufdringliche magmatische Gesteine langsam genug auf niedrige Temperaturen abkühlen, damit sich die Feldspate in eines der Felder verwandeln können Formen mit niedrigerer Temperatur.

In Quarz (SiO2) sind die Siliciumdioxid-Tetraeder in einem „perfekten“ dreidimensionalen Gerüst gebunden. Jedes Tetraeder ist an vier andere Tetraeder gebunden (mit einem Sauerstoff, der an jeder Ecke jedes Tetraeders geteilt wird), und als Ergebnis beträgt das Verhältnis von Silizium zu Sauerstoff 1: 2. Da das eine Siliziumkation eine Ladung von +4 und die beiden Sauerstoffanionen jeweils eine Ladung von –2 haben, ist die Ladung ausgeglichen. Aluminium oder andere Kationen wie Natrium oder Kalium werden nicht benötigt. Die Härte und das Fehlen einer Spaltung in Quarz resultieren aus den starken kovalenten / ionischen Bindungen, die für das Siliciumdioxid-Tetraeder charakteristisch sind.