硅氧四面体是由一个中心硅原子与四个氧原子通过共价键构成的四面体结构单元，作为硅酸盐矿物晶体的基础构造单元。其结构特征表现为四个氧原子位于四面体顶点，硅原子位于中心位置，氧原子分为桥氧（连接相邻四面体）和活性氧（与金属阳离子结合）两种类型。该结构通过共角顶方式连接成链状、层状等不同形态的硅氧骨干，但禁止共棱或共面连接。每个[SiO4]四面体携带4个负电荷的特性，直接影响硅酸根离子的电荷平衡机制。

硅氧四面体的空间构型表现为正四面体对称结构，硅原子占据中心位置，四个氧原子分布在四面体顶点。在晶体结构投影图中，中心黑点标记硅原子，外围字母O标识氧原子位置。每个氧原子最多参与两个硅氧四面体的连接，其中桥氧通过共享角顶与其他四面体相连，而活性氧则与金属阳离子（如Mg2+、Fe2+）形成离子键。

硅原子与氧原子之间通过共价键结合，但由于氧原子具有更强的电负性，导致整体结构呈现负电性。单个[SiO4]单元携带4个负电荷，当多个单元通过桥氧连接时，电荷分布发生变化。例如四个[SiO3]2-单元组成的Si4O12结构中，每个单元贡献2个负电荷，最终形成总电荷为-8的阴离子。这种电荷特性解释了硅酸盐矿物中金属阳离子的补偿机制。

硅氧四面体通过以下五种典型方式形成硅酸盐晶体结构：

结构中硅氧四面体的堆积密度与连接方式直接决定矿物的物理特性：

不同类型结构中桥氧比例差异显著：岛状结构中仅有活性氧，而架状结构中桥氧占比可达100%。这种差异导致橄榄石等岛状硅酸盐熔点较高（1890℃），而层状结构的滑石熔点仅800℃。