碧玉岩主要矿物成分是自生石英，可含有少量生物遗体，如放射虫、海绵骨针等。 含氧化铁杂质的,称铁质碧玉岩,常呈红色、绿色或黄色；含有机炭的，称炭质碧玉岩，常呈黑色；燧石岩和碧玉岩在元古宙的地层中经常出现。
三江彩卵石，又名红彩卵石、三江石，产于广西柳州地区三江县境内融江河段及上游龙胜县境内大地和侗烈等地。该石属碧玉岩类，石质坚硬细密，硬度为6.5～7度，表面润泽光滑；以黄、红、紫为主色调。 七、硅华
这是一种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。
硅华呈多孔状、色浅，其中二氧化硅含量不定，常有各种混入物，除较多的氧化铝外，还可有各种其它元素。
隐晶质-微晶硅华:SiO2矿物为玉髓或玉髓-石英集合体。一般认为，在地表SiO2沉淀一定是非晶质蛋白石。在滇藏地区许多地热区内，地表硅华由玉髓或玉髓-石英集合体组成。推测它们是随着时间的推移由蛋白石经陈化转变而成。
具龟壳状构造的硅华 西藏羊八井盆地
灰白-深灰色，非晶质结构，不规则层状构状。表层面具特殊的龟壳状构造。可能反映该层SiO2沉淀于泉水流动过程中。
正交偏光镜下照片 以微晶石英（一级白）和隐晶质玉髓（一级灰）为主。晶洞发育（照片上黑色部分）。晶洞内常分布长短不等的枝状体。由石英晶簇垂直枝体排列而成。 硅华与钙华的比较:
第三节
硅质岩的成因
涉及四个方面内容：
? 1．SiO2的来源（陆源、火山作用、生物） ? 2．硅质岩的形成方式 ? 3．硅质岩的形成阶段 ? 4．硅质岩沉积时的水深 一、二氧化硅的来源问题
赫西（Hesse．R，1988）总结有三种来源：
1、来自大陆上硅酸盐及铝硅酸盐的化学分解产物（主要来源） 2、由海底火山喷发及深层热液物质。
3、生物硅质介壳和骨骼（生物的硅质骨骼、壳体或碎片）
目前海洋生物（如硅藻、放射虫、硅鞭毛虫或硅质海绵）产生的氧化硅量约2.5×lol6g/年，其中：
1）河流提供了4.3×1014g/年； 2）孔隙回流提供了5.7×l014g/年； 3）海解作用提供了0.8×l014g/年；
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4）海底火山活动提供了0.05×l014g/年；
5）还有1.9×l014g/年的氧化硅是热液注入海水中造成的
海洋中的二氧化硅再循环主要涉及硅质介壳溶解和溶解态二氧化硅的上涌，硅质介壳的溶解作用从洋面下沉持续到洋底，最终转变为硅质沉积物。
埋藏期间还继续有溶解及再沉淀作用，直到经过成岩作用才使部分氧化硅固定下来。洋底硅质软泥和钙质软泥的分布各受其补偿—溶解深度控制。 2．硅质岩的形成方式
①有机成因——生物和生物化学作用 ②无机成因——化学作用，包括交代作用 （1）生物和生物化学作用方式
在前寒武纪，甚至在30亿年以前的沉积中，不断发现了生命的遗迹。如在北美、南非和澳大利亚等地的寒武系燧石条带和碧玉岩中，都发现类菌藻类的丝状体、杯状体及球状体等的化石遗迹（Enge1，1968；Lebege，1967，1973；Knoll and Barghoorn，1977）。我国鞍山群、五台群、震旦亚界等地层中，也陆续发现不少类菌、类藻、古孢子等生物化石。据研究，这些低等的菌、藻类通过光合作用，能分泌一种粘液鞘物质，并以捕获或粘集水体中的SiO2胶体质点的方式形成硅质沉积物。前寒武纪一些硅质叠层石的形成与这种作用有关。
硅质生物（硅藻、放射虫、硅质海绵等）具有直接从海水中吸取硅质，通过对悬浮在水体中铝硅酸盐质点进行腐蚀和分解，从中吸取SiO2 ,以组成它们自身躯壳的机能。
硅质生物在繁殖过程中往往受水体环境的控制，如海水的温度、盐度、深度等因素，并可随季节性的变化而发生周期性的盛衰。有人曾作过统计，在广海的富含硅质生物的表层水中，氧化硅的含量季节性地在0.5～2.0mg／L之间波动。此外，与洋流和火山活动也有密切关系。
（2）化学作用方式
根据地球的发展演变规律性推断，在古代海洋中二氧化硅的浓度很可能超过非晶质二氧化硅的溶解度，所以就会发生无机的二氧化硅沉淀（Degells，1964）。这种沉淀主要通过蒸发作用使海水中的SiO2浓缩，达到或高于饱和度时发生凝聚而沉淀下来（Barchert，1966；James，1974，Holland，1974）。有人认为只要水介质中存在大量的电解质，那么水介质中的硅质便可吸附及沉淀在胶体和悬浮的无机质点上。这样，可溶的质点就可以与无机质点一起进行搬运，并在合适的条件下沉积于海底（Bien，G．A．等，1959）。
尤斯特尔（Eugter，1967）等人提出了一个湖相模式（包括干盐湖和淡水内陆湖模式）： 认为咸水湖水中的SiO2浓度可高达2700mg／L，由于蒸发作用使非晶质SiO2［NaSi7Ol3（OH）3·3H2O］的沉积，而后再经长期脱水、脱钠，先形成硅酸钠凝胶会转变成燧石。在东非的马加迪湖底的更新世沉积中，已发现有大量燧石及结核层。
另外，海底火山喷发物，经海解作用而分解出大量的SiO2，可使局部地区海底达到或高于SiO2的饱和度（100～120mg／L）而发生沉淀。该机理可用于解释地槽区的碧玉岩和硅岩层的成因。对不含生物或含得极少的硅质岩，以及前寒武纪的硅质岩，很难用生物来解释其成因，只有归因于氧化硅的化学沉淀。
控制SiO2溶解、沉淀的主要因素为温度、pH值 实验分析证明，在21～22℃的平衡条件下溶液中SiO2含量连续70d保持在100～150mg／L；随温度升高，溶解度加大，在150℃时超过600mg／L。当pH值小于8时，其溶解度低或基本保持不变；pH值大于8以后，其溶解度及溶解速度都迅速增高。
（3）交代成因方式
在碳酸盐岩中，常见经硅化作用而形成的交代硅质岩。
硅化主要是在交代作用过程中进行的，它发生在同生、成岩、后生的各个作用时期，经
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常与之发生交代的矿物主要为方解石、白云石、石膏、硬石膏等，有时也交代生物化石。自然界中常见硅质矿物与碳酸盐矿物相互交代。其反应式为：
CaCO3＋H2O＋CO2＋H4SiO4＝SiO2＋Ca2+＋2HCO3－＋2H2O
交代硅质岩往往继承原岩的许多特征，如交代硅质岩的颜色和结构一般与原岩相一致。SiO2的交代又具有明显的选择性，一般总是优先交代生物遗体或富含有机质及孔隙度高的部分；在粒屑灰岩中，其胶结物常常先被交代。有人认为有机质分解过程中产生有机酸，在其周围形成弱酸性环境，有利于SiO2沉淀与交代。碳酸盐岩中的燧石结核多数为交代作用的产物。
由于前寒武纪（大约7.6×108年以前）的生物均属无骨骼及壳体的细小菌藻类，不完全同于寒武纪以后的硅质造岩生物，死亡堆积后骨骼易于保存。为有别于此，而称之为隐生物硅岩（或燧石岩）类较为适宜。其形成和演化大致与化学成因硅岩是并列的，尤其在20亿年前左右，相当原核生物转变为真核生物时期，这种沉积作用达到了高潮，然后衰减，直到寒武纪以后，逐步被生物硅岩所取代，其演化模式如图所示。 三、硅质岩的形成阶段
原生沉积： 生物成因的硅质岩、碧玉、硅质板岩及部分层 状燧石 成岩期产物：结核状燧石
燧石结核的成岩交代证据主要有： ①燧石沿石灰岩裂缝分布； ②结核形状极不规则；
③结核中残留有碳酸盐斑块，或保留有白云石的菱面体晶形； ④保存有碳酸盐岩的残余结构构造； ⑤硅化生物与燧石共生，且完好地保留有被交代生物壳质结构，结核与围岩 中生物遗体排列具有一致性；
⑥某些燧石沿碳酸盐岩内一定的带分布，也有的燧石沿水下沉积间断面分布，见有交代虫孔及硬底岩石现象；
⑦如为交代膏盐沉积的燧石，则多由正玉髓组成，具有斑马状构造、鸡笼铁丝网状构造的假象，并含膏盐微晶包体。 四.硅质岩沉积时的水深
硅质岩有深水沉积也有浅水沉积。
硅质岩是多种成因的岩石，既有原生沉积的，又有次生交代的；有些是生物遗体直接堆积形成或为变化后的产物，有些则与火山作用关系密切；近年还找到了季节性碱性湖泊沉积的燧石的实例。但并非所有硅质岩的成因都已得到了圆满的解释。佩蒂庄(1975)将硅质岩的物质来源和形成方式归纳如下图所示。
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实例
桂东寒武系培地组硅质岩成因
? 为一套成熟度低的浊积碎屑岩,沉积过程中没有火山熔岩喷发,不具备沉积大量厚层
硅质岩的物质基础,类硅质岩在区内极其少见也说明了这一点,因而大量硅质岩层的形成无法用化学沉积、生物沉积或交代作用进行解释。
? 硅质岩的化学成分、微量元素和稀土元素特征研究表明,区内硅质岩是热水喷流沉积
的产物,在沉积过程中有一定的陆源物质混入。δCe 出现弱正异常也表明了区内喷流热水沉积硅质岩是在大陆边缘坳陷环境中形成的。块状硅质岩为近喷流口处产物,其中夹多层气孔状硅质岩或气孔状硅质岩角砾,表明在喷流沉积过程中出现了沸腾作用,硅质岩中CO2 含量明显偏低或为零值则是在沸腾作用过程中CO2 逃逸所致。在远离喷流口处或喷流间歇期,热水溶液的沉积过程中混有较多原地沉积物,从而形成条带状含碳硅质岩。硅质岩中的滑塌构造及硅质岩穿层现象表明热水沉积过程中已沉积的“烟囱”物质在尚未固结时发生垮塌和滑塌。
桂东寒武系培地组硅质岩与金的富集规律
? 金矿床往往与产于喷流口附近的硅质岩相伴产出,而远离喷流口沉积的碳硅质条带
状硅质岩中一般仅见有金矿化,则说明热水中富含的成矿元素主要在喷流口附近发生了沉积,随着远离喷流口,金属组分浓度逐渐降低,加之原地沉积组分的混入,使金物质含量进一步减少。
? 后期热液改造过程中利于金的再富集。硅质岩在构造应力作用下,形成透镜体化、劈
理化、碎裂岩化,含碳泥质岩则发生层间滑动,形成柔皱、片理化,二者共同组成一个强应变带,从而为矿液充填提供场所,同时碳硅质本身也是金的良好捕获剂。 ? 硅质岩是金矿成矿的有利岩系,可作为区内沉积- 改造型金矿找矿的标志。
第四节 硅质岩的成岩后生变化
无论是以生物或非生物成因的原始硅质沉积物，均由一种含水的结晶质SiO2——蛋白石组成，在成岩期经过脱水和重结晶作用而转变为玉髓和石英。随着埋藏深度和地温的增加，蛋白石的水分子逐渐被排出，在一定浓度梯度影响下，化学质点发生重新排列组合，形成新的结晶质点和晶体，即所谓重结晶作用。
厄恩斯特和卡尔弗特（Ernst and Calvert，1969）已确定出在不含循环水的中性溶液中的蛋白石—石英转变的速度常数：在200℃蛋白石完全转变为石英需47年，在100℃需3.6万年，在50℃需4.3百万年，在20℃需180百万年。由于地下温度常大于地表温度，所以蛋白石完全转变为石英的最大值应是180百万年。几乎所有现存的蛋白石质岩石都是在新生代，最老的是早白垩世阿尔必期的，大约有100百万年。现代深海钻井证实，最年青的燧石结核其时代属更新世（约1～2百万年）。
近10年来，人们运用X射线衍射分析和电子显微镜，对现代硅质沉积物和年青的硅岩进行了精确测定，充实和完善了生物硅质软泥在埋藏成岩作用期间的矿物转变特点。每个阶段都是根据一个主要的普通低温氧化硅相确定的：
1）硅质软泥或硅质泥的蛋白石－A阶段； 2）瓷状岩的蛋白石－CT阶段；
3）狭义燧石（石英质燧石）的微晶石英或石英阶段。 1、硅化作用
硅化作用是自然界很常见的一种地质现象，这一作用对于碳酸盐岩和碎屑岩储集层的孔渗发育影响比较大。硅化主要是在交代作用过程中进行的，它可发生在同生、成岩、后生的各个作用时期，经常与之发生交代的主要是方解石、白云石、石膏、硬石膏等类矿物，有时也交代生物化石。硅质与碳酸盐矿物相互交代更为普遍。
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SiO2的交代有明显的选择性，一般总是优先交代富含有机质或多孔隙的部分。有机质分解过程中产生有机酸，在其周围形成弱酸性环境，有利于SiO2的沉淀与交代。我国南方二叠系石灰岩的生物化石非常发育，SiO2常常围绕它们交代和聚集成燧石结核、团块或薄层，燧石中包裹的骨壳较好地保存了生物壳层的内部结构。在广西桂中地区上二叠统中少数含生物红藻屑石灰岩硅化极好，已成硅质岩层，原来的钙质生物红藻、珊瑚、蜓、苔藓虫、有孔虫、介形虫等，硅化后均完好地保存了它们的原始骨骸结构。 硅质交代钙质生物由易至难的一般顺序为：苔藓类—四射珊瑚—床板珊瑚—棘皮类—有孔虫—钙质海绵—伞藻。
在其他类型沉积物（岩）中的硅化也是一种很有趣的现象。埋藏于河流相砂砾岩中的树干常硅化成硅化木，但与粘土岩共生的泥炭沼泽相中的植物残骸却常常碳化。这是因为碳化作用所需要的是封闭系统，而砂砾岩具良好的孔隙度，近似一个开放系统，有利于矿化的渗透水中的硅质进行交代。煤系地层中碎屑岩的硅化是因为在有机质转化为煤的过程中，造成了酸性的介质条件所致。
硅质交代的产状还常常受围岩的结构、构造控制。在纹层发育的石灰岩或白云岩中，硅化常沿层纹进行，这种硅化多发生于成岩早期。 2、去硅化作用
成岩后生阶段，硅质成分也可被碳酸盐或粘土矿物交代，即去硅化作用。其简要的机理是硅质石灰岩（或白云岩）、钙质（或白云质）砂岩在后生阶段继续脱水，介质性质由弱碱性（pH＜9）变为强碱性（pH＞9）时，方解石或白云石将交代硅质部分，以及产生硅质或石英颗粒的溶蚀构造。这一现象在华北古生界或中、上元古界地层中也较常见。
总之，从成岩早期至后生作用阶段，在酸性介质条件下，易发生硅化作用；在碱性介质条件下，易发生去硅化作用。而在整个变化过程中，也是由早至晚，由弱至强，由简单到复杂的连续过程，并与岩石性质、埋藏深度、地温变化、循环水性质等因素有密切关系。
第五节 硅质岩的地质分布和实际用途
硅质岩的用途随其成分和结构特征不同而异 洁白纯净的硅质岩可作为玻璃原料；
含硅藻丰富的硅藻土可用作滤清材料或隔音材料； 颜色光泽美丽的碧玉岩可做宝石或雕刻工艺品的原料； 瓷土岩可做轻体建筑的原料等。 当前硅质岩的研究方向
①硅质岩的地球化学(硅同位素特征、稀土元素特征) 与沉积环境、硅质来源的关系研究； ②数学地质方法在提取硅质岩成因信息中应用；
③硅质岩中放射虫化石组合、古生态与形成环境、大地构造背景的研究； ④硅质岩中放射虫化石组合与地层时代的确定；
⑤利用硅质岩的Rb2Sr 同位素组成特点探讨了硅质岩的物源、环境、成因和形成年代； ⑥硅质岩的阴极发光特征具有一定的构造地层分区意义
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