学习任务是了解硅质岩。
关于硅质岩的分类，有的根据野外产状分类，有的根据显微构造的硅质矿物成分分类，有的根据成因(化学、生物、生化)分类。硅质岩根据其成因可分为两类:
(1)生物或生化来源:硅藻土、放射虫岩、海绵岩、板状硅藻土、蛋白土。
(2)非生物成因:碧玉岩、燧石岩和硅石。它们可能是化学成因、次生成因或与火山作用有关。
(1)硅藻土
硅藻土(或硅藻岩)主要由硅藻遗骸(硅藻壳，其成分为蛋白石)组成。硅藻种类繁多，已知地质历史上有100多万种，现存种类有5000多种。硅藻壳的形状也是多种多样的，如长方形、正方形、圆形、三角形等。，且个体很小(0.002~0.05mm)，大多小于0.05mm，其在岩石中的含量不确定，有时高达70% ~ 80%，在现代硅藻泥中有的可高达90%。此外，硅藻土中还可以混入少量放射虫、海绵骨针等生物遗迹。有时还有粘土矿物、碳酸盐矿物、海绿石、碎屑应时和云母等。当粘土含量超过50%时，就会转化为硅藻泥。
硅藻土呈白色，但常被铁或有机物染成淡黄色或深灰甚至黑色。岩石质软质轻，密度仅为0.4 ~ 0.9g/cm3。孔隙率大，高达90% ~ 92%。岩石外观呈土状，结构松散，吸附性强，舌质粘稠。它在显微镜下具有典型的生物结构。一般层理不明显，有时可见薄的水平层理。硅藻土看起来像粉笔，但没有粉笔细腻。手工磨成粉，有粗糙感，加酸不起泡。
硅藻泥广泛分布于极地和中纬度地区的现代海洋中。这种沉淀物湿的时候是淡黄色到灰色，干了以后变成白色。在纯硅藻泥中，硅藻壳的含量可达70% ~ 90%，还可含有2% ~ 40%的碳酸钙和3% ~ 25%的其他矿物质。在地质历史上，大多数硅藻土产于古近纪和第四纪沉积物中，只有少数硅藻土见于白垩纪地层中。在较老的时代，硅藻土已经经历了二次转化，变成板状硅藻土或蛋白土，有些硅藻土可能进一步变成硅质板岩和碧玉。
产于山东省临朐县山旺的硅藻土为新生代中新世陆相淡水湖沉积，具灰黑色、灰白色水平条带状层理，沿层理方向层节理发育良好。薄如一张纸的硅藻土层，经风化蒸发其中所含的水分后，向上翘起，变成美丽的书页，故称“万卷书”。
(2)海绵岩
海绵岩主要由硅质海绵的遗迹组成，其中主要生物为海绵骨针，成分多为蛋白石，有时为玉髓。在古老的岩石品种中，除了骨针之外，有时还可以见到少量的放射虫和钙质壳，以及粘土矿物、海绿石、粉砂和矿物颗粒。
海绵岩外观为细粒，浅灰绿色或黑色。有两种:硬的和松的。①硬质海绵骨针由蛋白石、方石英、玉髓、应时按不同比例胶结而成，外观呈土状，不透水。②纯净疏松的海绵岩很少见，仅见于部分地区的古近纪-新近纪沉积岩中。
在现代沉积物中，海绵状软泥很少见，仅见于北大洋，其中海绵状骨针含量为20% ~ 40%。海绵岩常见于地质历史中的新生代沉积岩中。
(3)放射虫岩
放射虫岩主要由放射虫组成，也可分为疏松和坚硬。
疏松的放射虫岩石看起来像硅藻土，柔软，灰色或黄灰色。除放射虫外，还有硅藻、海绵骨针、灰藻、有孔虫等生物遗迹。它通常与粘土混合，有时也可见方解石、海绿石和碎屑应时。在某些地区的白垩纪和古近纪沉积物中发现了这种岩石。
坚硬的放射虫岩石，其中放射虫壳由硅石胶结。有两种:①蛋白石放射虫岩石的外壳和胶结物均为蛋白石，部分蛋白石常转化为玉髓和自生应时，外观上与蛋白质岩石非常相似。这种岩石通常在白垩纪和古近纪沉积物中发现。②玉髓-应时放射虫岩壳和胶结物为玉髓和自生应时。放射虫壳有时被方解石替代，岩石坚硬、致密且不透水。看起来像硅质板岩或碧玉岩石。这种岩石见于地槽地区的中生代和古生代沉积物中。坚硬的放射虫岩其实很少见，常见的有放射虫蛋白岩或放射虫硅质板岩、碧玉岩。
在现代海洋沉积物中，放射虫软泥的纬度低于硅藻，放射虫含量最高可达60% ~ 70%，常混有粘土和碳酸盐。
(4)蛋白土(蛋白岩)和板状硅藻土(粉状蛋白岩)
两种成分都以蛋白石为主。往往是微小的角状或球状颗粒的集合体(大小为0.01 ~ 0.005438+0 mm)。它们不同于硅藻土或蛋白石放射虫岩，因为它们不含或几乎不含硅质生物遗迹。除蛋白石外，岩石还可能含有粘土矿物、碳酸盐、黄铁矿、海绿石、沸石、玉髓、方石英、碎屑应时、有机物和其他内含物。有时还有少量硅藻、放射虫、海绵、有孔虫等。
这两种岩石都有微孔结构，所以贴在舌头上。铺垫不明显。两者都是经常以镜片的形式生产的。
蛋白土往往比板状硅藻土坚硬，两者的主要区别列于表2-7-1。
表2-7-1板状硅藻土与蛋白土的主要区别
有人认为这两种岩石的成因是原生化学沉积，但也很可能是来自其他生物成因硅质岩(主要是硅藻土、部分海绵岩和放射虫岩)的次生变化。蛋白土和板状硅藻土可进一步转化为硅质板岩或碧玉。
这两类岩石主要分布在白垩纪和古近纪-新近纪较新的地层中。
(5)硅质板岩和碧玉岩
这类岩石主要由自生应时组成，其次是玉髓，并常混有氧化铁(5%以上)，以及粘土矿物、方解石、菱锰矿、黄铁矿、绿泥石、云母、有机质等。有时也可含有少量放射虫、海绵骨针、头足类和腕足类。
硅质板岩和碧玉的区别在于硅质板岩层理薄。
这种岩石的颜色多种多样，常常是红色、绿色、灰黄色或黑色。有时候是斑驳的。通常具有隐晶或胶体结构。粒径约为0.01 mm，颗粒边缘呈锯齿状。岩石致密坚硬，具贝壳状裂隙。主要分布在地槽区，见于前寒武纪至中生代沉积物中，常与火山岩形成极厚层，厚可达数百米，称为碧玉组。
还有一种是层状硅质岩，看起来像无釉瓷器，叫白泥。可以逐渐转化为细凝灰岩。火山玻璃多转化为玉髓，但在显微镜下可见到大量棱角未变的长石碎片。细粒(硅质)凝灰岩很少含有碎屑应时，但如果有很多陆源碎屑，就会转化为凝灰岩砂岩，然后白色粘土就会变成石英岩砂岩或粉砂岩。当粘土矿物和云母含量增加时，白粘土可以转化为硅质粘土岩。
(6)燧石(燧石岩)
燧石是硅质岩中最常见、最重要的类型，其特点是局部化产出，常呈结节状、透镜状或条带状夹层，不形成稳定的硅质岩层。主要矿物成分为蛋白石、玉髓和自生应时。年龄越大，蛋白石越多，年龄越大，自生应时越多。
燧石的成分除硅质矿物外，还常含有粘土矿物、碳酸盐矿物、有机质以及一些生物遗迹，如海绵骨针、放射虫、有孔虫等。
燧石是一种致密、坚硬的隐晶或微晶岩石，带有贝壳状断口。它有各种颜色，如灰色、黑色和深色、黄色、红色和白色。燧石根据其产状可分为两类:
(1)层状燧石:一种不稳定的厚层或呈规则条带和薄层形式的大透镜状体。它通常出现在含磷或锰的碳酸盐岩中，其次是粘土岩和砂岩。单层燧石厚度一般不大，几厘米到1m不等，但和* * *原石在一起就相当大了，可达几十到上百米。这种燧石通常具有隐晶质或粒状结构，块状结构，偶有鲕状结构。鲕粒由隐晶质和微晶玉髓及应时组成，核心为应时，边缘为粘土和氧化铁，基质为应时。有时，纤维状玉髓呈放射状排列在鲕粒周围，表明玉髓是重结晶形成的。在这种具有鲕粒结构的燧石中可见水平层理或交错层理，一般由含鲕粒的碳酸盐岩硅化形成。
与碳酸盐岩共生的层状燧石常混有不同含量的碳酸盐矿物，与碳酸盐岩共生的碳酸盐岩中也常见硅质矿物。其间有一系列过渡类型，从纯燧石到碳酸盐燧石和硅质碳酸盐。与粘土岩相似，常见于前寒武纪地层。
(2)结节状燧石:这种燧石较为常见，研究较多。通常称为燧石结核，变成规则或不规则结核(图2-7-1)或不规则条状(图2-7-2)。通常夹在碳酸盐岩中，其次是粘土岩，往往沿一定层位分布。结核有各种形状，如球形、椭圆形、杆状、扁平形、葫芦形、环形、管状、节状、不规则形和极不规则形。结核可沿层理分布，形成串珠状或结节状层，有时还有串珠状燧石结核或燧石管垂直或斜向分布于结节层间，形成立体网格状分布。结核和层理之间的关系可能是层理绕过结核或结核切断层理。可以是分布在层间或断面的底层结核，也可以是分布在岩层内的层内结核。
图2-7-1石灰岩中的不规则瘤状燧石(四川峨眉二叠纪)
图2-7-2不规则带状燧石(四川峨眉二叠纪)
燧石结核与围岩的接触边界一般清晰、突变，很少见到渐变过渡关系。结节边缘有时有较轻或疏松的包膜(厚达1 ~ 2cm)，可有一层以上，呈同心环状带状结构。这个光包络和打火石本身有一个渐变的关系。
有时生物遗迹可以保存在燧石结核中，通常是硅化的。这些生物遗迹中有一部分与围岩中的物种相同，有时还能发现围岩中未发现的化石。
(7)二氧化硅
这是一种典型的化学成因硅质岩，往往形成于火山作用晚期温泉涌出地表的地方。硅石多孔，颜色浅，其中SiO2 _ 2含量不固定，常含有各种包裹体，除较多的Al _ 2O _ 3外，还可能含有各种其他元素。
二、硅质岩的地质分布和实际用途
自然界分布最广的是燧石和碧玉，白垩纪以后的年轻地层中发现了生物成因的燧石。这可能是因为年代较老的生物硅质岩因次生变化而消失。
硅质岩在地质史上分布广泛。从数量上看，前寒武系最多，之后有逐渐减少的趋势。一方面，前寒武纪时期，地表结晶岩露头分布广泛，大气和地表水中CO2充足，有利于硅酸盐和铝硅酸盐的化学分解，导致大量SiO2、Fe、Mn富集于前寒武纪盆地。另一方面，当时地槽中的海底火山作用强烈，将大量的二氧化硅、铁和锰带入海水中。
从硅质岩的矿物成分来看，年龄越大，硅质岩中玉髓和自生应时越多。在年轻的沉积物中，蛋白石占大多数。
蒸发岩系列含有较少的二氧化硅。碳酸盐岩不含燧石，砂岩由粘土、碳酸盐或石膏胶结而成。总的来说，蒸发盆地的环境有利于小Ca/Mg比的碳酸盐沉淀，而不利于硅质沉淀。但当物质来源丰富时，特别是在淡化期，也可出现硅质沉淀。
稳定台地的碳酸盐岩系中有大量硅质建造。例如燧石结核、透镜体、细脉或薄夹层和条带。白云石化经常发生在这种岩石中。
在含煤盆地的岩系中，碳酸盐矿床很少出现在粘土岩和砂岩中，只有少量的次生SiO2 _ 2。它通常形成碎屑应时的次生扩大边缘。即使在石灰岩较多的含煤盆地岩系中，一般也没有燧石结核、透镜状或其他硅质建造。但在特殊情况下，也可以沉积硅质岩或硅质岩，如我国一些二叠纪煤系中。
地槽沉积岩系中硅质岩较多，地槽边缘地带与地台相邻可能有大量燧石结核。在夹有薄石灰岩夹层的粘土岩中，碳酸盐物质被燧石所取代，甚至完全被取代。
硅质岩广泛分布于优地槽沉积岩系中，主要为硅质板岩和碧玉。硅质岩量如此之大，甚至难以用海洋正常沉积来解释。一般认为，大量硅质沉积与火山作用有关。在大多数情况下，硅质物质的沉淀是作为沉积物沉积后沉积物和孔隙水的反应产物迅速进行的。
在中国，硅质岩也广泛分布。如鞍山地区前寒武系碧玉铁矿最为著名，而震旦系硅质灰岩和白云岩，以及其中的燧石结核和条带在华北和华南广泛分布(川滇元古界昆阳群和会理群中有不少硅质页岩)，华南和华北部分地区寒武系和奥陶系灰岩中也有燧石结核；然而，燧石结核在中国南方的石炭纪-二叠纪石灰岩中更为常见。
硅质岩在工业上有很多用途，实际上成为重要的矿产资源。比如，火石因为硬度高，所以作为主要的研磨原料；一些质地较纯、数量较多的火石可用作硅质耐火材料。碧玉也因其坚硬、致密、色泽美观而被视为重要的精品。硅藻土是一种重要的硅质沉积矿床，因其强吸附性而被用作过滤和漂白的原料，广泛应用于制糖工业、炼油工业和净水工业。白色硅藻土颗粒细，杂质少，化学稳定性好，可用作橡胶、涂料、造纸等行业的填料。硅藻土和板状硅藻土也用作建筑中的隔热、保温和隔音材料。