第十章 硅质岩 第一节 概论
一、概念：
硅质岩是指由化学作用、生物和生物化学作用以及某些火山作用形成的富含二氧化硅(一般超过70%)的岩石。
其中包括在盆地内经机械破碎再沉积的硅质岩。但不包括陆源石英碎屑经搬运沉积而成的石英砂岩和沉积石英岩。
硅质岩在自然界中的分布较广，位居沉积岩中第四位，前三位依次是：页岩、砂岩、石灰岩。 二、成分特征
1、化学成分： 主要是 SiO2（>70% ）和 H2O
其它氧化物: Fe2O3(含量可高达10% )、Al2O3(可高达8%)、MgO、CaO 等（由于混入物的影响，还常有含量不等的）
2、矿物成分：蛋白石、玉髓、自生石英 （1）蛋白石
化学成分：SiO2·nH2O ，矿物成分：为一种含水的非（隐）晶质或胶质的二氧化硅，化学沉淀或生物成因
蛋白石是天然的硬化的二氧化硅胶凝体，含水量一般为3％－10％，是一种具有变彩效应的宝石，与多数宝石不同，属于非晶质，会由于宝石中的水分流失，逐渐变干并出现裂缝。
内部具球粒结构，集合体多呈葡萄状、钟乳状。玻璃光泽、珍珠光泽、蛋白光泽。性脆，易干裂，贝壳状断口。在长波紫外线照射下，不同种类的蛋白石发出不同颜色的荧光。 （2）玉髓
化学成分：SiO2·nH2O ，隐一微晶及至细晶石英的集合体，通称为燧石。玛瑙和玉髓均为隐晶质石英，矿物学中统称为玉髓。宝石界将其中具纹带构造隐晶质块体石英称玛瑙，如果块体无纹带构造则称玉髓。
（3）自生石英： 二氧化硅，为化学沉淀或蛋白石重结晶
（4）其他混入矿物： 常见的有粘土矿物、碳酸盐矿物、氧化铁等。 3、结构、构造和颜色 （1）结构特征
硅岩具有非晶质结构、隐—微晶结构、生物结构、纤维状结构、碎屑结构、鲕状结构、隐藻结构以及交代结构 (2) 硅岩的构造
硅岩的构造和产出形态多种多样，常见层状、透镜状、结核状、条带状和团块状。 华东石油学院对我国华北震旦亚界燧石岩进行过详细的研究，并按其产出形态划分为层纹状、条带状、结核状、团块状和放射状五种类型（见表15－2）。
- 1 -
硅质岩与其他化学岩共生时，也常见各种类型层理及波痕等。 (3) 颜色
硅岩的颜色多姿，且随岩石中所含的杂质而异，常见灰黑色、灰白色，有时可见灰绿色、红色等色调。
总体上，硅岩致密坚硬且性脆，化学性质稳定,抗风化能力强。当与其他岩类共生时，常突出于岩层风化面之上。 4、硅质岩的分类：
? 1．按产状分：
层状硅质岩（厚层状、达数百米厚，eg.碧玉岩建造） 板状硅质岩：eg.板状硅藻土
结核状硅质岩： eg.结核状燧石等 泉华状硅质岩： eg.硅华
? 2．按矿物成分分类： 蛋白石质硅质岩 玉髓质硅质岩 石英质硅质岩
? 3．按矿物成因来分：
生物成因的硅质岩：硅藻土、海绵岩、放射虫硅质岩 非生物成因的硅质岩：碧玉岩、燧石岩、硅华
华东石油学院通过对华北震旦亚界硅岩石学的研究，根据硅岩的形成阶段、结构特征及结构组分，对硅岩进行了划分。
- 2 -
比较：沉积石英岩与硅质岩 （1）沉积石英岩
定义：硅质胶结的石英砂岩，胶结物常为蛋白石或玉髓。部分硅质胶结物发生次生加大时称为石英岩状砂岩；若硅质物全部成为再生石英时，称为沉积石英岩。
? ①石英和各种硅质岩屑占95%以上； ? ②几乎全部为硅质胶结； ? ③ 物质来源：陆源碎屑； ? ④ 机械搬运沉积作用形成。 （2）硅质岩
定义：指由化学作用、生物和生物化学作用以及某些火山作用所形成的富含SiO3的岩石，其中也包括在盆地内经机械破碎再沉积的硅质岩。（但是不包括陆源石英碎屑经搬运沉积而成的石英砂岩和沉积石英岩）。
? ①矿物成分：蛋白石、玉髓、自生石英； ? ②SiO2含量（一般>70%）；
? ③化学作用、生物作用、生物化学作用以及某些大山作用形成； ? ④ 另外，盆内经机械破碎再沉积形成的硅质岩。
第二节 硅质岩的主要类型
硅质岩的主要类型
? 硅藻土(或硅藻岩): 主要由硅藻遗体组成，以蛋白石为主。 ? 海绵岩: 硅质海绵骨针组成，多为蛋白石。 ? 放射虫岩: 由硅质放射虫壳组成。 ? 板状硅藻土和蛋白土: 由蛋白石组成。 ? 燧石岩: 最常见，由微晶石英和玉髓组成。
? 碧玉岩: 矿物成分是自生石英，可含有少量生物遗体。
? 硅华: 典型的化学成因硅质岩，常形成于火山作用后期温泉喷出地表处。 一、硅藻土(或硅藻岩)
硅藻土主要由古代的硅藻遗体组成。主要化学成分是含水的SiO2。矿物成分主要为蛋白石—A
硅藻土具有典型的硅藻生物结构，具有微细的纹理。硅藻壳外形呈长方形、正方形、圆形、三角形等，个体微小，0.002～0.05mm，多数小于0.02mm；含量不一，可高达70～90%。 (1)硅藻土质纯者呈白色，但常被铁质或有机质染成黄色或暗灰色甚至黑色。 (2)岩石外貌呈土状，结构疏松，质软而轻，比重只有0.4～0.9； (3)孔隙度甚高，吸水性强，可粘舌。
(4)在显微镜下具生物结构，一般层理不明显，有时可见水平层理。 硅质岩手标本观察
颜色：常呈灰色、灰黑色、灰白色、灰绿色、红色，随所含杂质不同而异 物理性质：蛋白石和燧石岩硬度大（大于小刀），致密而性脆，化学性质稳定不易风化；硅藻岩、放射虫硅质岩则质软疏松多孔
结构：非晶质的胶状结构（断口具贝壳状或尖棱状）；隐晶结构（岩石致密，但肉眼无法分辨颗粒，断口呈瓷状）；微粒结构；生物结构及粒屑结构
构造：一般呈薄层状、透镜状、条带状及结核状（常夹于石灰岩中）。 光泽：一般光泽黯淡，如含较多自生石英则有油脂光泽。 层状燧石岩手标本观察
灰黑色，致密，坚硬，具贝壳状断口，成分主要为隐晶质玉髓和少量石英细晶组成，隐
- 3 -
晶质结构，含少量黄铁矿细晶，星散状不均匀分布，薄层状层理发育，层厚1 ~ 3ｍ，层面平整。 形成环境：
大部分硅藻土产于第三纪以来的海相或湖泊相的地层中，少数分布于白垩纪的地层中。多与粘土岩、泥灰岩共生，有时与火山岩共生。
年代较老的地层中硅藻土一般均转变为板状硅藻土或蛋白土，最终渐变至燧石岩。现代硅藻主要分布在两极及中纬度的海洋中，并与洋流分布有关。 用途：
硅藻土具有多孔结构、密度低、比表面积大、吸附性能强、悬浮性能好、物化性能稳定、隔音隔热、耐磨、耐酸、无毒和无味等特殊性能。因此，硅藻土及其制品在以下行业中广泛运用：
(1) 食品、饮料、医药、石油、化工、染料及水处理等工业中广泛用作固液分离过程中的助滤剂；
(2) 食品脱氧保鲜剂中用作抗粘结剂；运动场、绿茵场中用作草坪（皮）的土壤改良剂；食品、医药、电器、仪表和服装等行业中用作环保型干燥剂；环境保护工程中用作吸油砂（地面吸收剂）；
(3) 内外墙保温砂浆、硅酸钙板及工业窑炉等建材行业中用作隔热保温材料；
(4) 橡塑、饲料、涂料、蚊香、纸张、磨擦材料、抛光膏、牙膏、化妆品、沥青、水泥、日用陶瓷等产品中用作功能性填料；
(5) 硫酸钒催化剂、石油磷酸催化剂、农药杀虫剂及肥料产品中用作载体；
(6) 污水处理工程中用作助凝剂。硅藻土素有“工业味精”之称，可满足多种工业的需求，是现代工业不可缺少的基础原料之一。 二、海绵岩
海绵岩主要由硅质海绵骨针组成，矿物成分主要为蛋白石。
外貌为细粒状，呈灰绿色或黑色，疏松的海绵岩胶结程度较差，其中夹有粘土和砂。坚硬的海绵岩其内的骨针被蛋白石、玉髓等硅质矿物所胶结，以海相成因为主。
海绵为多孔动物门生物的统称，是世界上结构最简单的多细胞动物 三、放射虫岩
放射虫岩主要由硅质放射虫介壳组成，可分为疏松的和坚硬的两种: 疏松的变种外貌很象硅藻土，质软，灰或黄灰色;坚硬的放射虫岩中的放射虫介壳完全被氧化硅胶结。 除放射虫外，还可有硅藻、海绵骨针、海藻、有孔虫等生物遗体；并常有粘土矿物，以及方解石、海绿石、碎屑石英等混入物。
放射虫:单细胞原生动物，因为具有放射排列的线状伪足而得名 坚硬的放射虫岩有两种类型：
(1)蛋白石质放射虫岩，外壳和胶结物均为蛋白石，外貌极似蛋白岩，常见于白垩纪和第三纪沉积中；
(2)玉髓-石英质放射虫岩，其成分为玉髓和自生石英，介壳有时被方解石所交代，岩石坚硬，不透水，外貌很像硅质板岩或碧玉岩；一般见于地槽区的中生代和古生代沉积内。 形成环境
关于放射虫岩的形成环境问题，一直存在各种认识
许靖华（1979）认为放射虫（硅质浮游生物）大量繁殖在赤道洋流（特别是靠近太平洋的赤道洋流）附近。在这里，海底洋流携带了大量供给硅质生物生存的养料，促使硅质生物大量繁殖。因此放射虫岩的存在，从某些意义而言，能指示远洋深海沉积环境和确定古赤道位置。
- 4 -
放射虫软泥广泛主要分布于现代热带海洋沉积中 四、蛋白土（蛋白岩）和板状硅藻土（粉蛋白岩）
两者成分主要都是蛋白石，常由成细小的棱角或球粒状质点(0.01～0.001mm)的集合体。多数具有微孔构造，呈透镜体产出。
它们与硅藻土或蛋白石质放射虫岩不同之处在于：不含或含极少硅质生物遗体。除蛋白石外，还可有粘土、碳酸盐、黄铁矿、海绿石、沸石、玉髓、方英石、碎屑石英及有机质等。
五、燧石岩
这是最常见的一种硅质岩，其成分主要为玉髓和自生石英，年代较新者可为蛋白石；还常有粘土、碳酸盐及有机质等混入物；并可有少量硅质生物遗体。燧石是一种致密坚硬、常具贝壳状断口的隐晶质或微晶质岩石，颜色以灰色、黑色等暗色为常见，也有呈黄色、红色、白色者。
颜色因含杂质不同而变。显微镜下纯净燧石是一种无色的微晶石英集合体。 燧石形成于三种不同类型的地层单元：
碳酸盐岩中的燧石结核 稳定地区的层状燧石 超盐度湖泊环境的燧石
按产状可将燧石分为两大类：
层状燧石 结核状燧石
1、层状燧石
层状燧石的层厚自几厘米到几十厘米，有时则呈规则条带或大透镜体。它们可与浅水碳酸盐岩、页岩以及砂岩共生，亦可与深水的黑色页岩、远洋石灰岩或蛇绿岩共生；多与含磷和含锰的黏土层共生，分层存在，单层厚度不大，但与共生岩石一起总厚度可相当大，达几十到几百米，有块状和鲕状的区别。 2、结核状燧石
这类燧石更为常见，成为规则或不规则的结核状或不规则的条带状，通常称为燧石结核。多产于石灰岩中，有球状、卵状、棒状、盘状、葫芦状、不规则状等结核体，一般只有5-15厘米，大的可达1-2米。
燧石由于坚硬，破碎后产生锋利的断口，所以是最早为石器时代的原始人所青睐，绝大部分石器都是用燧石打击制造的，燧石和铁器击打会产生火花，所以也为古代人用作取火工具，古代常用一小块燧石和一把钢制的“火镰”击打取火，所以燧石也叫作火石，最早的火枪也是利用扳机击打火石引发火药的。现代利用燧石的坚硬性质，将燧石作为研磨的原料。 六、碧玉岩
- 5 -