Гиперстен, (Mg, Fe)SiO3. Первое определение структуры минерала из этой группы было проведено Уорреном и Моделлом (Warren, Modell, 1930) для образца гиперстена, содержащего около 30% FeSiO3 и 70% MgSiO3. Мотив структуры показан на фиг. 158, б; приведена лишь половина элементарной ячейки, причем ось а вдвое больше нижнего ребра ячейки на фигуре. Совершенно очевидно, что структура гиперстена очень близка к структуре диопсида. Грубо говоря, сходство между этими структурами заключается в следующем: в то время как структура диопсида, как это видно на приведенной проекции, продолжается наклонно вверх слева направо, мотив энстатита зигзагообразно удваивается, так что симметрия возрастает от моноклинной до ромбической. Строение цепей Si03 в гиперстене и диопсиде почти одинаково, за исключением небольших различий, наглядно проявляющихся в середине рассматриваемого рисунка и обусловленных удвоением структурного мотива в гиперстене. Следует отметить, что параметры бис почти полностью идентичны в диопсиде и гиперстене, в то время как параметр а в кристаллах последнего немного меньше удвоенного периода а диопсида.
Энстатит и протоэнстатит. Из трех полиморфных модификаций MgSiO3 две — энстатит и протоэнстатит — являются ромбическими. Низкотемпературная форма — энстатит имеет близкие к гиперстену параметры решетки и такую же пространственную группу, а неустойчивый при низких температурах протоэнстатит обладает вдвое меньшим параметром с и псевдопространственной группой Рвсп. Структуры этих минералов изучались несколькими исследователями. Первый из них, Бистрём (Bystrom, 1943), показал, что почти чистый энстатит обладает структурой, аналогичной структуре гиперстена.
Структурные взаимоотношения различных полиморфных модификаций MgSiO3 изображены на фиг. 161 в проекции на (010), согласно Моримото, который провел уточнение структуры энстатита. Структура протоэнстатита была определена Атласом (Atlas, 1952) и Смитом (Smith, 1959). Сравнение трех структур обнаруживает близкое соответствие атомных координат в направлениях х и y и значительные их различия в направлении z (||с). Основное отличие трех структур обусловлено положениями атомов Mg. Во всех трех модификациях атомы Mg лежат в плоскостях, параллельных (100), и обладают координатами (z, z+1/2) или (z+1/4, z+3/4). В протоэнстатите все атомы Mg имеют координаты (z, z+1/2) и образуют последовательность АААА...; в клиноэнстатите в чередующихся плоскостях атомы Mg обладают координатами (z, z+1/2) и (z+1/4, z+3/4) и образуют последовательность АВАВ... . В энстатите чередующиеся пары плоскостей с атомами Mg имеют координаты (z, z+1/2) и (z+1/4, z+3/4) и последовательность имеет вид AABBAA... . Таким образом, можно считать, что эти структуры связаны плоскостью скользящего отражения, параллельной (100), с трансляцией с/4; эта плоскость является двойниковой плоскостью клиноэнстатита. Совершенно очевидно, что ромбические пироксены по структуре гораздо ближе к сдвойникованному клиноэнстатиту, чем к сдвойникованному диопсиду, как это предполагалось ранее Ито (Ito, 1935, 1950).
Точная форма и относительное расположение силикатных цепей зависят от относительных положений атомов Mg и окружающих их по октаэдру атомов кислорода. В протоэнстатите кремнекислородные цепи максимально растянуты, в то время как в энстатите и клиноэнстатите они слегка отличаются по форме и не полностью растянуты. Переход между этими структурами, осуществляемый за счет смещения атомов Mg, хотя и происходит с разрывом некоторых связей Mg — О и является вследствие этого реконструктивным, все же не приводит к разрыву какой-либо из силикатных цепей. Нарушения в расположении атомов Mg могут обусловить появление промежуточных форм между этими тремя модификациями; и действительно, такие формы были обнаружены при синтезах, осуществляемых на основе сухой плавки. Однако до сих пор не установлено, насколько они устойчивы.