硅质岩
第十章硅质岩
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。
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）。
层状硅质岩
结核状硅质岩
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 第二节 第三节 第四节
概论 硅质岩的主要类型 硅质岩的成因 硅质岩的成岩后生变化
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
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。
opal
（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。
硅质岩岩石地球化学、si-o同位素特征及其构造意义
硅质岩岩石地球化学、si-o同位素特征及其构造意义1.1 概述硅质岩是一类由主要成分为二氧化硅（SiO2）的岩石所组成的地球物质。
它们具有多样的岩石类型和形态，包括花岗岩、片麻岩、砂岩等。
硅质岩在地壳中广泛分布，对于理解地球内部的构造和演化过程具有重要意义。
1.2 文章结构本文将首先介绍硅质岩的地球化学特征，包括其成分和组成。
其次，将探讨硅质岩的主要地球化学特征，以及这些特征在揭示地壳形成和演化过程中的作用。
然后，将重点关注Si-O同位素特征分析方法及其应用，并探讨Si-O同位素在硅质岩中的意义和应用。
最后，我们将深入探讨硅质岩的地球化学与Si-O同位素的关系，并解读它们对于构造演化和深部过程的意义。
1.3 目的本文旨在系统总结硅质岩及其形成机制方面的研究进展，并探讨Si-O同位素在该领域中的应用价值。
通过深入分析硅质岩的地球化学特征和Si-O同位素的关系，我们希望能够为理解地壳演化过程、构造变形以及深部岩石圈的动力学提供新的见解和证据。
2. 硅质岩岩石地球化学特征:硅质岩是一类主要由二氧化硅（SiO2）组成的岩石，其地球化学特征在很大程度上与其成分及形成环境有关。
以下将详细介绍硅质岩的岩石组成和成分、主要地球化学特征以及形成环境与演化过程。
2.1 岩石组成和成分：硅质岩主要由SiO2组成，其中常见的类型包括石英、长石、云母等。
这些矿物的存在形式与含量会直接影响到硅质岩的性质和地球化学特征。
例如，在含量较高的情况下，石英可以使硅质岩具有高硬度和耐久性。
此外，硅质岩中还可能存在其他少量元素，如铝、钙、镁等。
这些元素对于控制硅质岩的颜色、结构和物理性质也起着重要作用。
2.2 主要地球化学特征：硅质岩具有一些明显的地球化学特征，其中最为突出的是高SiO2含量。
根据其SiO2含量及其他元素含量的差异，硅质岩可分为不同类型，如酸性硅质岩、中性硅质岩和碱性硅质岩等。
此外，硅质岩还可以通过一系列地球化学指标进行定量描述。
沉积岩第10章
陆源区岩石长期化学风化作用是SiO2的一个重要来源。位于热 带和亚热带地区的陆源岩石，在富含水、氧和CO2 的条件，其硅酸 岩和铝硅酸岩矿物如橄榄石、辉石、角闪石以及长石等都能发生化 学分解，分解出的SiO2多以真溶液或胶体溶液形式在水中进行迁移， 并能在适宜的条件下沉淀。
（二）火山作用是硅质的重要来源：
由于SiO2溶解或沉淀与环境的PH有关，当PH为碱性时SiO2 溶解， 当PH为酸性时SiO2沉淀。自然界强碱性水体是极为稀少，但一些湖 泊季节性可达强碱性，这是由于藻类的光合作用，使湖水中PH季节 性超过10，导致湖底的碎屑石英和粘土矿物被溶解，从而使湖水中 SiO2的含量达到甚至超过蛋白石质SiO2的饱和度。当随着季节性变 化藻类活动减弱，湖水PH减小时，SiO2则因极度过饱和而沉淀。 三、 硅质岩的形成阶段 原生沉淀成因和成岩期成因（次生交代） 生物成因的硅质岩和一些碧玉、硅质板岩及部分层状燧石属原生沉 淀成因，而对结核状燧石多属成岩期的产物。 四 、硅质岩沉积时的水深 硅质岩有深水沉积也有浅水沉积。
根据成因可把硅质岩分为两大类
① 生物或生物化学成因：硅藻土、海绵岩、放射虫岩、蛋白土和 板状硅藻土。 ② 非生物成因：碧玉岩、燧石岩、硅华。
硅质岩的主要类型
硅藻土—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—由放射虫壳组成，多为蛋白石。 蛋白土—蛋白石组成。 燧石岩—最常见，主要成分为玉髓，次为自生石英。 碧玉岩—主要为自生石英，次为玉髓。 硅化—火山作用的温泉喷出时形成。
思考题
一、名词：硅质岩、 放射虫岩、碧玉岩、 燧石岩。
二、简述硅质岩的一般特征。
三、简述硅质岩的成因。
燧石（硅质岩）
第3节
硅质岩
四位，前三位依次是：页岩、砂岩、石灰岩。
2．与陆源石英碎屑搬运沉积形成的沉积石英岩（石英砂岩）的 区别，如比较：沉积石英岩与硅质岩不同之处 （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（或正石英岩） 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：是指由化学作用、生物和生物化学作用以及某些火山作用 所形成的富含SiO2 （一般超过70%）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，尽管它们的SiO2含量有地 可达95%以上）。 ①矿物成分：蛋白石、晶质玉髓、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。
（2）结构： ①机械成因 ②化学成因 ③生物成因 ④成岩后生作用形成的结构（交代结构、重结晶结 构） 2、蒸发岩（盐岩）（P213） eg.青海湖中的盐花 3、附生岩（P214） ①铜质岩（P214） ②沸石质岩（P216） ③海绿石质岩（P217）
Sh2.1 砂质砾屑磷块岩源自Sf1.7 条带状含磷硅质白云岩
三、结构及产状：
1、结构：非晶质的胶状结构、隐晶结构、 微粒结构、生物结构、以及粒屑结构；另 外，各种交代残余结构……。 2、产状：硅质岩可以单独成层，也可成薄 层、透镜体、条带或各种形状的结核夹于 其它岩石（常为碳酸盐岩）中。
四、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
硅质岩描述
硅质岩描述硅质岩是一种以硅酸盐矿物为主要成分的岩石，其化学成分中富含硅，一般大于65%。
硅质岩通常具有坚硬的质地和均匀的结构，其主要由石英、长石和其他小颗粒粘结而成。
硅质岩广泛分布于地球的地壳中，是地壳中重要的岩石类别之一。
硅质岩可根据其矿物组成和地球化学特征进一步细分为不同类型。
在地质学中，硅质岩包括石英砂岩、石英岩、长石岩、角砾岩、砾岩、石英闪长岩、石英斑岩、英云闪长岩、英云斑岩等等。
这些不同类型的硅质岩在成分组成、结构和性质上都有所差异。
石英砂岩是一种重要的硅质岩类型，其主要由颗粒状的石英砂粒组成。
石英砂岩通常具有坚硬的特征，质地细腻，颜色多为白色或灰色。
石英砂岩广泛分布于大陆地壳中，常见于河床、沙漠沉积、海滩等地，是建筑工程、玻璃制造和工业研磨的重要原料。
石英岩是指含有大量石英的硅质岩石。
石英岩质地坚硬，颜色多样，可以是白色、灰色、黄色、红色或绿色。
石英岩主要由石英颗粒构成，其颗粒粒径较大，呈均匀排列。
石英岩常见于沉积岩中，可以是砂岩、泥岩或砾岩，也可以是变质岩中的石英片岩或石英岩脉。
长石岩是指主要由长石组成的硅质岩石。
长石岩的颜色和质地因其具体成分的不同而有所差异。
最常见的长石岩类型是花岗岩和闪长岩。
花岗岩主要由石英、长石和云母组成，颜色多为灰色或粉红色，质地坚硬。
花岗岩是地球上最常见的岩浆岩之一，广泛分布于各大陆地壳。
闪长岩是一种含有富长石的岩石，其颗粒较大，常见于火山岩中。
角砾岩是一种特殊类型的硅质岩，其由砾石和细颗粒的角砾砂组成。
角砾岩常见于河流底部或冲积平原的堆积物中，其颗粒状结构使得岩石具有较好的承载能力和透水性能，因此常被用于建筑工程的基础填料、道路建设以及水利工程中。
砾岩是一种由砾石和砂石颗粒粘结成的硅质岩。
砾岩具有较粗糙的表面和坚硬的质地，其颜色可以是灰色、红色、黄色或者绿色。
砾岩存在于各种环境下，常见于河床、沉积扇和岩屑堆积中。
砾岩常被用作建筑材料、道路基础材料以及堤坝的防护层。
硅质岩及其它岩类
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）。
硅质岩
五、硅质岩的成因(涉及四个方面)：
1．SiO2的来源（陆源、火山作用、生物） 2．SiO2的沉淀方式 3．硅质岩的形成阶段 4．水深（即硅质岩沉积时的水深）
第十二章 其它内源沉积岩及附生岩
一、内源岩（一） 1、铝质岩 2、铁质岩 概念、化学成分、矿物成分 3、锰质岩 二、内源岩（二） 1、磷质岩（P209） （1）含磷的沉积岩、按其磷的含量分为三种： ①含磷沉积岩（P2O5含量<8%） ②磷质岩（P2O5含量8~18%） ③磷块岩（P2O5含量>18%）
（2）结构： ①机械成因 ②化学成因 ③生物成因 ④成岩后生作用形成的结构（交代结构、重结晶结 构） 2、蒸发岩（盐岩）（P213） eg.青海湖中的盐花 3、附生岩（P214） ①铜质岩（P214） ②沸石质岩（P216） ③海绿石质岩（P217）
Sh2.1 砂质砾屑磷块岩
Sf1.7 条带状含磷硅质白云岩
2．与陆源石英碎屑搬运沉积形成的沉积石英岩（石英砂岩）的 区别，如比较：沉积石英岩与硅质岩不同之处 （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（或正石英岩） 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：是指由化学作用、生物和生物化学作用以及某些火山作用 所形成的富含SiO2 （一般超过70%）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，尽管它们的SiO2含量有地 可达95%以上）。 ①矿物成分：蛋白石、晶质玉髓、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。
第十章 硅质岩
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
(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。
形态
裙、硅华管、具生物格架结构、具 龟壳状构造的硅华
规模 形成环境
小
水热活动强烈的高温地热区
大 低温地热系统
第一节
第二节 第三节 第四节 第五节
概论
硅质岩的主要类型 硅质岩的成因 硅质岩的成岩后生变化 硅质岩的地质分布和实际用途
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）
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
硅藻岩
扫描电镜下硅藻岩的微结构、自然断面
硅藻土
单偏光（×300）
正交偏光
电子显微镜下的硅藻体
山东临朐县山旺中新统的硅藻土，呈灰黑与灰白色相 间的水平带状层理，经风化及失水后，薄如纸状的硅藻土层 翘起而类似美丽的翻卷书页，固有“万卷书”之名。其中动、 植物化石表明属大陆湖泊沉积。
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硅质岩
沉积岩中以二氧化硅为主要成分
的岩石叫做硅质岩。
也称燧石岩。
其
主要矿物成分是自生石英、玉髓和蛋
白石。
硅质岩有多种工业用途。
如燧
石以其硬度大，可作为研磨原料和硅
质耐火材料；碧玉也以坚硬致密和色
泽美丽作为细工石料。
硅藻土因具有
强烈的吸附性在日用化工、制糖业和
净水工业等多种部门中都有广泛的用
途。
火山活动可提高海洋中的硅质含
量，也是硅质岩中硅的主要物源。
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。
纯净的硅藻土呈白色，外观呈土状易于碎裂成粉末，易溶于碱而不溶于酸，吸附性强，熔点高。
海绵岩[1]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。
放射虫岩主要由硅质放射虫介壳组成，具有质轻硬度小的特点。
坚硬的放射虫岩中的放射虫介壳完全被氧化硅胶结。
放射虫软泥广泛主要分布于现代热带海洋沉积中。
板状硅藻土和蛋白土主要由棱角状或球粒状蛋白石质点组成，多数具有微孔构造，呈透镜体产出。
板状硅藻土较硫松，呈粉状，颜色较浅。
蛋白土坚硬，贝壳状断口，颜色较深，常呈暗灰或灰黑色。
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。
碧玉岩因含氧化铁而呈现各种颜色，常为红色、绿色或灰黄色，使岩石具斑杂状色调。
燧石岩主要由微晶石英和玉髓组成。
岩性致密坚硬，具贝壳状断口。
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。
由化学或生物化学作用形成的以二氧化硅为主要造岩成分的沉积岩。
也称燧石岩。
一般含SiO2在80％以上，常可达95％以上。
其中SiO2矿物不是来自碎屑，而是来自生物的硅质骨骼、壳体或碎片，由化学作用直接沉淀或交代作用产生。
火山活动可提高海洋中的硅质含量，也是硅质岩中硅的主要物源。
硅质岩中主要矿物是蛋白石、玉髓和自生石英。
硅质岩有两大类结构。
一类是生物结构，在硅质岩中显微镜下可看到放射虫、硅藻或硅质交代残留的钙藻等。
另一类是非生物的化学沉淀结构。
原生沉淀的硅质一般是非晶质结构，但是经过成岩作用，非晶质蛋白石转变为结晶质玉髓和石英，成为结晶质结构。
硅质岩分为层状硅质岩和结核状硅质岩，以及不规则交代的硅质岩等构造。
硅质岩有由硅质壳生物堆积的、化学沉淀的、成岩结核化的和硅质交代碳酸盐岩的等数种成因。
但是海水中硅质的富集往往与火山活动带来的硅质有联系。
硅质岩分为3类：①生物硅质岩,如由放射虫球状体堆积而成的放射虫硅质岩；主要由硅质海绵骨针堆积并由化学沉淀的SiO2胶结形成的海绵硅质岩；主要由硅藻组成，并由粘土质充填或混杂胶结而成的硅藻土。
放射虫硅质岩又可分两大类,一类是地槽型放射虫硅质岩,与深海洋壳型蛇绿岩、混杂岩共生，在中国西藏的三叠系—侏罗系、新疆的寒武系—奥
陶系和内蒙的泥盆系中都有这类放射虫硅质岩;另一类是地台型放射虫硅质岩,与浅海碳酸盐岩和碎屑岩共生，出现在地台的裂陷带，在中国广东下二叠统的当冲组和江浙一带的鸡山组都有这类放射虫硅质岩。
硅藻土在陆相湖泊中沉积较丰富，在中国的山东、吉林和云南等地，有多处第三纪沉积的硅藻土矿床。
②化学硅质岩，由沉积的或交代碳酸盐或其他矿物的SiO2为主要成分的岩石，质地坚硬，一般称为燧石岩。
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。
③凝灰硅质岩，由脱玻化玻屑为主要造岩成分的蛋白石岩，又称瓷土岩。
其中蛋白石呈超显微状球体集聚状，孔隙多，质地较轻，含少量粘土成分，是火山灰沉积在湖、海中改造而成的一种特殊的硅质岩。
凝灰硅质岩或瓷土岩常出现在中生代以后的地层中，例如在黑龙江、嫩江一带有其分布。
硅质岩的用途随其成分和结构特征不同而异。
如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。