Question

硅质岩类

Answer 1

（一）一般特征

硅质岩是由化学作用、生物化学作用形成的富含SiO₂的沉积岩，其SiO₂的含量一般为70%～90%，有的可高达99%。石英砂岩或沉积石英岩在成分上与硅质岩很相似，但它们是由陆源碎屑沉积而成的，其成因不同，故不属于硅质岩类。

硅质岩的主要矿物为氧化硅矿物：石英、玉髓和蛋白石。蛋白石为非晶质的矿物，仅见于中、新生代的硅质岩中；在古老的地层中，蛋白石多已转化为玉髓或石英。

硅质岩多为隐晶质结构，部分可为鲕粒结构和生屑结构。常呈层状、条带状或结核状产出。颜色多为灰黑色或灰白色，部分为红色或绿色。大多数岩石都非常致密坚硬，具贝壳状断口，化学性质稳定，不易风化，只有硅藻土等某些生物硅质岩是疏松多孔的。

硅质岩分布较广，在沉积岩中，其数量仅次于泥质岩、砂岩和碳酸盐岩，居第四位。但对硅质岩的研究程度较低，在其成因及分类等问题上仍有许多不同的意见。

（二）硅质岩的分类及主要类型

硅质岩按成因大致可分为两类：一类是生物成因的硅质岩，如硅藻土、海绵岩、放射虫岩等；另一类可能是化学成因的硅质岩，如某些碧玉岩、燧石岩和硅华等。

1.硅藻土

硅藻土是由硅藻遗体堆积后经初步成岩作用而成的一种土状岩石。硅藻由蛋白石组成，由于其个体很小，通常小于0.01mm，故肉眼下分辨不出硅藻个体。

硅藻土呈灰白色或淡黄色，土状，质软而轻，孔隙度很大，有时可达92%，其密度只有0.4～0.9g/cm³。吸收性能很强。粘舌、易碎、用手捻之易成粉末。常有层理，但有的层理不太显著。

2.海绵岩

海绵岩主要由硅质海绵骨针组成。其矿物成分多为蛋白石，但有时为玉髓，在古老的岩石中，大多是由蛋白石转变而来的玉髓组成。其他混入物有粘土矿物、海绿石、砂和粉砂等。

海绵岩呈灰绿色或黑色，细粒状。有坚硬和疏松两种，坚硬的海绵岩致密，不透水，可作建筑材料。疏松的海绵岩胶结程度差，一般少见，只在个别地区的古近－新近纪地层中见到。

3.放射虫岩

放射虫岩主要由硅质放射虫介壳组成。按固结程度不同，放射虫岩也有坚硬和疏松两种。疏松的放射虫岩以硅藻土为主，质轻，呈灰色或黄灰色，见于白垩系和古近－新近系中。坚硬的放射虫岩，通常为含放射虫很多的硅质板岩和碧玉岩，有时也统称为放射虫硅质岩。

放射虫硅质岩常为灰黑色、淡红色或灰绿色，呈层状、似层状或透镜状，常与基性火山岩、中酸性熔岩及凝灰岩共生，具生物结构，主要由放射虫遗体及石英微晶基质组成，含量在80%以上，致密、坚硬（图5-23）。这类岩石多见于伸展洋盆的中生代和古生代沉积物中。例如，西藏南部的中生代地层中有很多放射虫岩。

4.蛋白岩和板状硅藻岩

其主要成分为蛋白石，与放射虫岩及硅藻土等不同之处是，其中很少含硅质生物遗体。具微细孔隙，层理不显著。

图5-23 放射虫硅质岩（西藏昂章兰成曲上组，单偏光，d=4.4mm）

（据郭铁鹰等，1991）

放射虫遗体保存较好，可见网格状壳饰和放射状小刺

蛋白岩较为坚硬，具贝壳状断口。孔隙度较小，密度为1.1～1.8g/cm³，暗灰色至黑色。

板状硅藻岩常与蛋白岩共生，一般较疏松，孔隙度大，密度为0.8～1.4g/cm³，颜色较浅。主要由生物成因的硅质岩（硅藻土、部分海绵岩）转变而来。原生的生物结构已破坏，由细小棱角状或小球状的蛋白石组成。

5.碧玉岩

碧玉岩主要由石英和玉髓组成，常混有氧化铁、粘土矿物、钙质、凝灰质和有机质。颜色多变，常为红、紫、灰、绿、绛等色。具较鲜艳的颜色是碧玉岩和其他硅质岩区别的重要特征之一。许多碧玉岩中常含放射虫等硅质生物遗体。

碧玉岩具隐晶质结构，致密、坚硬，具贝壳状断口。碧玉岩的构造较简单，除含杂质较多的碧玉岩具微细纹理及条带状构造外，大多是致密块状的，层理不很清楚。主要分布于地槽区，常与火山岩共生，形成巨厚的岩层，称为硅质火山岩建造。一般认为，其成因与海底火山喷发有关，是从海底喷发物中分解出来的SiO₂沉淀而成；但也有的学者认为它是生物成因的，是放射虫岩等生物成因的硅质岩经重结晶而成，因为有些碧玉岩与火山作用并无明显的关系。

6.燧石岩

燧石岩是一种最常见的硅质岩，主要由蛋白石、玉髓和石英等组成。具隐晶质结构，少数为鲕粒结构，致密、坚硬，具贝壳状断口，颜色多样，以灰黑色者为最常见，也有黄色、灰白色的。燧石岩多呈结核状、透镜状或条带状产于碳酸盐岩或泥质岩中，少数呈较薄的层状，但形不成巨厚的岩层。

一般认为，燧石岩有原生沉积的和交代成因的两种，原生成因的燧石岩呈层状，具隐晶质结构，无交代现象。一些具鲕粒结构、团粒结构的燧石岩，多由SiO₂交代碳酸盐岩而成，其中的鲕粒等结构是交代残余结构。结核状的燧石岩也多是在成岩作用过程中交代围岩形成的。

（三）硅质岩的地质分布及其用途

硅质岩中以燧石岩和碧玉岩为最多。碧玉岩主要分布于大洋环境，并常与火山岩共生；燧石岩多分布于地台区，常与碳酸盐岩、泥质岩及蒸发岩共生。在时代分布上，从前寒武纪到新生代均有出现，但自寒武纪后硅质岩有逐渐减少的趋势。从成因上看，在古老的地层中，生物作用不甚显著，因此化学成因的硅质岩是主要的，时代愈新，生物成因的硅质岩愈多。

我国硅质岩的分布很广，如鞍山地区前寒武纪地层中的含铁石英岩，就是一种变质的碧玉铁质岩。在震旦纪的碳酸盐岩及南方二叠纪的石灰岩中都含有大量的条带状燧石岩和结核状燧石岩；在西北和西南地区的古生代和中生代地槽中有硅质火山岩建造；在东部地区的中、新生代盆地中有相当多的湖泊相硅藻土。

硅质岩有多种用途。硅藻土因其孔隙多，具有极强的吸附能力和良好的隔热、隔音性能，因此，工业上常用作漂白剂、吸着剂，以及隔热、隔音的材料。燧石岩因其硬度高，常用作研磨材料。碧玉岩可作细工石料，色泽美丽的可作宝石。

碧玉岩和燧石岩致密坚硬，孔隙度极小，故含水性能差，但因其性较脆，节理与裂隙较发育，因此具有一定的透水性。其抗压强度也因节理和裂隙发育而降低。