Silicate

Un silicate est un sel dérivant de la silice (SiO₂). En chimie, ce sont des composés chimiques. En minéralogie, les silicates désignent une importante famille de minéraux.

Les silicates constituent 97 % de la croûte terrestre. Il en existe de nombreuses familles  :

• silicates ferromagnésiens : chlorites, serpentines, amphiboles, pyroxènes, péridots ou olivines, grenats ;
• aluminosilicates, pour lesquels l’aluminium peut remplacer le silicium : feldspaths, riches en silice, zéolites, micas ;
• silicates d’alumine : tourmaline, grenats.

Classement des silicates

Les silicates sont des minéraux dont le squelette est essentiellement formé par des tétraèdres de silicium et d'oxygène additionnés d’aluminium, magnésium, fer, calcium, potassium, sodium et autres éléments. Ils peuvent être classés selon plusieurs critères, mais les deux classifications les plus employées en minéralogie sont basées sur l’enchaînement des tétraèdres :

• la classification topochimique (classification de Machatski-Bragg) est basée sur l’enchaînement des tétraèdres, dans lesquels le silicium et l’aluminium peuvent donner lieu à une substitution isomorphe ; les tétraèdres où seul l’aluminium est présent sont considérés hétéro-tétraèdres ;
• la classification topologique (classification de Zoltai) est basée sur l’enchaînement des tétraèdres centrés par n’importe quel cation.

Les sous-catégories définies par ces deux critères sont les mêmes et, dans la plupart des cas, le résultat final est aussi le même. Toutefois, dans le cas d’aluminosilicates dont la structure comporte des tétraèdres centrés par des anions autres que le silicium et l’aluminium, les deux classifications divergent.

Les principaux groupes d’aluminosilicates (et leurs minéraux les plus représentatifs) sont :

• les tectosilicates : les tétraèdres ont tous leurs sommets communs. Exemples : quartz, tridymite, cristobalite, feldspaths, feldspathoïdes, zéolites, scapolites ;
• les phyllosilicates : les tétraèdres partagent trois sommets sur quatre et forment un feuillet bidimensionnel. Exemples : chlorites, micas, talc, pyrophyllite, serpentine, kaolinite ;
• les inosilicates : les tétraèdres sont associés en chaînes ou en rubans. Exemples : pyroxènes, amphiboles, pyroxénoïdes, amphiboloïdes ;
• les cyclosilicates : la structure est composée d’anneaux isolés de 3, 4 ou 6 tétraèdres. Exemples : tourmaline, béryl, cordiérite, dioptase ;
• les sorosilicates : deux tétraèdres partagent un sommet et forment un groupe [Si₂O₇]^6-. Exemples : épidotes, mélilite, thortveitite, hémimorphite ;
• les nésosilicates (ou orthosilicates) : les tétraèdres n'ont aucun sommet commun, mais seulement avec d’autres polyèdres ; les anions appartiennent tous aux tétraèdres. Exemples : zircon, olivines, grenats ;
  • nésosubsilicates : comme pour les nésosilicates, les tétraèdres n'ont pas de sommet commun, mais ici la structure comporte en plus des anions qui n’appartiennent pas à des tétraèdres. Exemples : disthène, andalousite, sillimanite, staurotide, topaze, titanite (sphène).

Les principales différences entre la classification topochimique de Machatski-Bragg et celle topologique de Zoltai sont données dans le tableau suivant.

Exemples de différence entre les deux classifications des aluminosilicates. ^[4], ^[6] et ^[8] indiquent la coordination des cations.

Minéral	Formule	Classification topochimique (Machatski-Bragg)	Classification topologique (Zoltai)	Hétéro-tétraèdre(s)
Pétalite	[4]Li[4]Al[4]SiO4	phyllo	tecto	Al, Li
α-eucriptite	[4]Li[4]Al[4]SiO4	neso	tecto	Al, Li
Phénacite	[4]Be2[4]SiO4	neso	tecto	Be
Willemite	[4]Zn2[4]SiO4	neso	tecto	Zn
Béryl	[6]Al2[4]Be3[4]Si6O18	cyclo	tecto	Be
Cordiérite	[6]Mg2[4]Al3[4](AlSi5)O18	cyclo	tecto	Al
Hémimorphite (calamine)	[4]Zn4[4]Si2O7(OH)2·(H2O)	soro	tecto	Zn
Mélilite	[8]CaNa[4]Al[4]Si2O7	soro	phyllo	Al
Sillimanite	[6]Al[4]Al[4]SiO5	neso	soro	Al

Les silicates en astronomie

Certaines étoiles entourées de matière circumstellaire « froide » — en deçà de la température de sublimation des silicates, aux alentours de 1 500 K — présentent des grains de poussière constitués de silicates. Leur présence est révélée par des raies spectrales larges, appelées features des silicates, dans les bandes spectrales infrarouges N et Q, à 10 et 20 µm respectivement.

Le profil spectral de ces features, qui dépend du type de silicate, de la géométrie des grains de poussière et de la présence additionnelle d’autres composés (par ex. la glace à moins de 300 K), donne des indications sur les conditions physico-chimiques des environnements étudiés.

La présence de silicates est fréquemment attestée autour des étoiles jeunes et les étoiles évoluées, notamment dans les disques d’accrétion et les enveloppes circumstellaires.

Voir aussi

Articles connexes

Sur les autres projets Wikimedia :

• « silicate », sur le Wiktionnaire (dictionnaire universel)

• un méta silicate : Silicate de sodium
• Gel de silice
• Litière
• Géologie
• Glossaire des minéraux

Liens externes

• Site présentant les silicates