一、硅质岩的主要类型
关于硅质岩的分类，有的根据野外产状，有的根据显微结构的硅质矿物成分来划分类型，也有根据成因（化学的、生物的和生物化学的）分类的。根据成因可把硅质岩分为两大类：
（1）生物或生物化学成因的：硅藻土、放射虫岩、海绵岩、板状硅藻土、蛋白土。
（2）非生物成因的：碧玉岩、燧石岩、硅华。它们可以是化学成因的，也可能是次生成因的，或与火山作用有关。
（一）硅藻土
硅藻土（或叫硅藻岩）主要由硅藻遗体（硅藻壳，其成分为蛋白石）组成。硅藻种类繁多，已知在地质历史中，达1 万种以上，现存5000 余种。硅藻壳外形也多种多样，有长方形、正方形、圆形、三角形等，个体甚小（0.002～0.05mm），多半小于0.05mm。它在岩石中含量不定，有时可高达70%～80%，在现代硅藻淤泥中有的可高达90%。此外，硅藻土中还可有少量放射虫、海绵骨针等生物遗体混入。有时还可有黏土矿物、碳酸盐矿物、海绿石、碎屑石英和云母等混入物，当其中黏土含量超过50%时，则过渡为硅藻黏土。
硅藻土质纯者呈白色，但常被铁质或有机质染成浅黄色或暗灰色，甚至黑色。岩石质软而轻，密度只有0.4～0.9g/cm3；孔隙度大，可高达90%～92%。岩石外貌呈土状，结构疏松，吸收性强，黏舌头。在显微镜下具典型生物结构。一般层理不明显，有时可见薄水平层理。硅藻土外貌很像白垩，但不如白垩那样细腻，用手研磨成碎粉，有粗糙感，且加酸不起泡。
在两极及中纬度地区的现代海洋中，广泛分布有硅藻软泥，这类沉积物潮湿时显浅黄到灰色，干燥后则变成白色。在纯的硅藻软泥中，硅藻壳含量多时可达70%～90%，还可含有2%～40%的碳酸钙和3%～25%的其他矿物。在地质历史中，大部分硅藻土产于古近-新近纪和第四纪沉积物中，个别见于白垩纪地层中，而更老时代中的硅藻土都已次生变化成为板状硅藻土或蛋白土，有的则可能进一步变成硅质板岩和碧玉岩。
我国山东临朐县山旺所产硅藻土为新生界中新统的大陆淡水湖泊沉积，它具有灰黑-灰白色相间的水平带状层理，沿层理方向有发育很好的层节理。经风化及蒸发其中所含水分后，薄如纸页状的硅藻土薄层翘起而呈美丽的翻卷书页，故有“万卷书”之称。
（二）海绵岩
海绵岩主要由硅质海绵类生物遗体组成，其中主要生物为海绵骨针，其成分多半为蛋白石，有时为玉髓。在古老的岩石变种中，除骨针外，有时还可见到少量放射虫和钙质贝壳，还可有黏土矿物、海绿石、粉砂和矿粒混入物。
海绵岩外貌为细粒状，呈淡灰绿色或黑色。有坚硬和疏松的两种。①坚硬的海绵岩海绵骨针由不同比例的蛋白石、方英石、玉髓和石英胶结而成，外貌土状，不透水。②纯净的疏松的海绵岩很少见，只在个别地区的古近-新近纪沉积岩中见到。
在现代沉积中，海绵软泥甚为少见，只在北方海洋中见到有其存在，其中海绵骨针含20%～40%。在地质历史中，海绵岩常见于新生代沉积岩中。
（三）放射虫岩
放射虫岩主要成分为放射虫构成，也可分为疏松和坚硬的两种。
疏松的放射虫岩外貌很像硅藻土、质软，灰色或黄灰色。除放射虫外，还可有硅藻、海绵骨针、灰色海藻、有孔虫等生物遗体。常混有黏土物质，有时还见方解石、海绿石、碎屑石英等矿物。这类岩石见于某些地区的白垩纪和古近-新近纪沉积物中。
坚硬的放射虫岩其中放射虫介壳为氧化硅所胶结。有两种类型：①蛋白石质放射虫岩介壳和胶结物均为蛋白石，部分蛋白石常转变成玉髓和自生石英，外貌极似蛋白岩。这类岩石通常见于白垩纪和古近-新近纪沉积中。②玉髓-石英质放射虫岩介壳和胶结物均为玉髓和自生石英，放射虫介壳有时被方解石所交代，岩石坚固致密，不透水。外貌很似硅质板岩或碧玉岩。这类岩石见于地槽区的中生代和古生代沉积内。坚硬的放射虫岩实际上少见，而常见的是含放射虫的蛋白岩或含放射虫的硅质板岩及碧玉岩。
在现代海洋沉积中，放射虫软泥分布地区比硅藻分布区的纬度低，其中放射虫的最大含量可达60%～70%，并常混有黏土和碳酸盐。
（四）蛋白土（蛋白岩）和板状硅藻土（粉蛋白岩）
二者成分主要都是蛋白石。常成细小的棱角状或球粒状质点（大小为 0.01～0.001mm）的集合体。它们与硅藻土或蛋白石质放射虫岩不同之处在于不含或极少含硅质生物遗体。岩石中除蛋白石外，还可有黏土矿物、碳酸盐、黄铁矿、海绿石、沸石、玉髓、方英石、碎屑石英、有机质等混入物。有时可有少量硅藻、放射虫、海绵骨针、有孔虫等。
这两种岩石都具有微孔构造，故黏舌头。层理不明显。两者常共生，呈透镜体产出。
蛋白土常比板状硅藻土更坚硬一些，它们之间主要区别如表2-7-1所列。
表2-7-1 板状硅藻土与蛋白土的主要区别
关于这两类岩石的成因，有的人认为是原生化学沉积的，但也很可能由其他生物成因的硅质岩（主要是硅藻土、部分海绵岩、放射虫岩）次生变化而成。蛋白土和板状硅藻土可进一步变为硅质板岩或碧玉岩。
这两类岩石主要分布于白垩纪和古近-新近纪的较新地层中。
（五）硅质板岩和碧玉岩
这类岩石主要是由自生石英、其次是玉髓组成，还常混有氧化铁（可超过5%），以及黏土矿物、方解石、菱锰矿、黄铁矿、绿泥石、云母、有机质等。有时还可含有少量放射虫、海绵骨针、头足类、腕足类生物遗体。
硅质板岩和碧玉岩区别在于硅质板岩具有较薄的层理。
这类岩石的颜色多种多样，常为红色，亦有绿色，灰黄色或黑色。有时呈斑杂状颜色。常具隐晶或胶状结构。颗粒大小在0.01 mm左右，颗粒边缘为锯齿状。岩石致密坚硬，具贝壳状断口。主要分布于地槽区，前寒武纪到中生代沉积中均有发现，还常与火山岩共生成巨厚层，可厚达数百米，称为碧玉岩建造。
还有一种层状的硅质岩石，其外貌很像未上釉的瓷器，称之为白陶土。它可逐渐过渡为细粒凝灰岩。火山玻璃大都转变为玉髓，但在显微镜下还可以看到大量的棱角状的未经变化的长石碎屑。细粒（硅质）凝灰岩很少含碎屑石英，但如陆源碎屑很多时，则过渡为凝灰砂岩，这时白陶土即变为石英岩状砂岩或粉砂岩，当黏土矿物和云母的含量增高时，白陶土可过渡为硅质黏土岩。
（六）燧石（燧石岩）
燧石是硅质岩中最常见的一种重要类型，它的特点是产状具有局部性，常呈结核状，透镜状或条带状夹层等，不组成稳定的硅质岩层。主要矿物成分有蛋白石、玉髓和自生石英，年代愈新，蛋白石愈多，年代愈老，自生石英愈多。
燧石成分除硅质矿物外，还常有黏土矿物、碳酸盐矿物、有机质等混入物，还可有一些生物遗体，如海绵骨针、放射虫、有孔虫等。
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，颜色多样，以灰色、黑色和暗色为常见，也有黄色、红色和白色者。按其产状燧石可分为两大类：
（1）层状燧石：呈规则条带状、薄层状、不稳定的较厚层状或较大的透镜状体。它常与含磷或含锰的碳酸盐岩共生，其次与黏土岩和砂岩共生。燧石的单层厚度一般不大，几厘米到1m左右，但与共生岩石一起，则厚度相当大，可达几十米到几百米。这类燧石通常具隐晶质或微粒结构，块状构造，偶见鲕状结构。鲕粒由隐晶质及微晶质玉髓和石英组成，核心常有碎屑石英，鲕粒边缘含有较多黏土质和氧化铁，基质由石英组成，有时可见纤维状玉髓围绕鲕粒呈放射状排列，表明玉髓是重结晶形成的。这类具有鲕粒结构的燧石中可见水平层理或交错层理，一般是含鲕粒的碳酸盐岩石经过硅化作用而形成。
与碳酸盐岩共生的层状燧石中，常混有含量不等的碳酸盐矿物，同时与其共生的碳酸盐岩中也常见有硅质矿物。二者之间可出现一系列过渡类型，从较纯的燧石岩到碳酸盐质燧石岩和硅质碳酸盐岩。与黏土岩共生者有类似情况，在前寒武纪地层中比较常见。
（2）结核状燧石：这类燧石更为常见，对它们研究较多，通常称为燧石结核，成为规则或不规则的结核状（图2-7-1）或不规则条带状（图2-7-2）。通常夹于碳酸盐岩中，其次是夹于黏土岩中，而且往往沿一定层位分布。结核形状多种多样，有圆球状、椭圆状、棒柱状、扁平状、葫芦状、环状、烟斗状、节枝状，不规则块状以及极不规则块状。结核可以顺层分布，成串珠状或结核层，在结核层之间有时还可有垂直或倾斜分布的串珠状燧石结核或燧石岩管相连，构成三度空间的网格状分布。结核和层理之间的关系可以是层理绕过结核，也有结核切断层理。可以是分布于层间或间断面的层底结核，也可是分布于岩层之内的层内结核。
图2-7-1 石灰岩岩层中不规则的结核状燧石（四川峨眉二叠系）
图2-7-2 不规则条带状燧石（四川峨眉二叠系）
燧石结核与围岩之间接触界线一般是清楚的，突变的，很少见到逐渐过渡关系的。有时结核边缘具有浅色的或疏松的被膜（厚达1～2cm），它可以不止一层，呈同心圈状的带状构造，这种浅色被膜与燧石本身成渐变关系。
燧石结核中有时可保存有生物遗体，通常已硅化，这些生物遗体有的与围岩中的种属一样，有时可找到在围岩中尚未发现的化石。
（七）硅华
这是一种典型的化学成因的硅质岩，常形成于火山作用后期温泉喷出地表之处。硅华呈多孔状，色浅，其中SiO2含量不固定，常有各种混入物，除较多的Al2O3外，还可有各种其他元素。
二、硅质岩的地质分布和实际用途
硅质岩在自然界的分布，以燧石和碧玉为最多，生物成因的硅质岩都见于白垩纪以后的年轻的地层中。这可能是较老时代生物成因的硅质岩由于次生变化而使生物遗迹消失的缘故。
硅质岩在地质历史中的分布很广，从数量来看，以前寒武纪为最多，以后有逐渐减少的趋势。这是由于一方面前寒武纪期间地表结晶岩露头广布，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，这就导致在前寒武纪海盆中集中了大量SiO2和Fe、Mn；另一方面是那时地槽区内海底火山作用强烈，将大量SiO2和Fe、Mn带入海水中。
从硅质岩的矿物成分来看，时代愈老则硅质岩中玉髓、自生石英成分愈多；而在年轻的沉积中，则蛋白石居多。
蒸发岩系中较少含SiO2。其中的碳酸盐岩石不含燧石，砂岩被黏土、碳酸盐或石膏胶结。一般说来，蒸发盆地的环境有利于Ca/Mg比值不大的碳酸盐沉淀，而不利于硅质沉淀。但当物质来源丰富，尤其是在淡化期，也可有硅质沉淀。
稳定陆台的碳酸盐岩系中有大量硅质形成物。例如燧石结核、透镜体，细脉或薄夹层及条带。在这类岩石中也常发生白云岩化。
含煤盆地的岩系中，碳酸盐沉积较少出现在黏土岩和砂岩中，只有少量的次生SiO2。它通常形成碎屑石英的次生加大边缘，甚至在含石灰岩较多的含煤盆地岩系中，一般情况下，也不出现燧石结核、透镜体或其他硅质形成物。但在特殊情况下，也可有硅质岩或硅质岩沉积，如我国某些二叠系的煤系中有这种情况。
冒地槽的沉积岩系中所含硅质岩较多，在邻近陆台的冒地槽边缘带，可有大量燧石结核。在含石灰岩薄夹层的黏土岩中，碳酸盐物质被燧石交代，甚至被完全交代。
优地槽沉积岩系中，硅质岩有巨大分布，主要是硅质板岩和碧玉岩。硅质岩数量之大甚至难以用海成的正常沉积来解释。一般认为，大量的硅质的沉淀与火山作用有关。大多数情况下，硅质的沉淀是在沉积物沉积之后作为沉积物与孔隙水的反应产物快速进行的。
在我国，硅质岩也有广泛分布，如前寒武纪的碧玉铁质岩以鞍山地区最为著名，而震旦纪的硅质灰岩和白云岩以及其中的燧石结核和条带，在华北、华南均有广泛分布（川滇一带的元古宙昆阳群和会理群中还有不少硅质页岩发育），华南、华北某些地区的寒武纪和奥陶纪石灰岩中也有燧石结核；而华南石炭-二叠纪石灰岩中燧石结核更为常见。
硅质岩在工业上有多种用途、实际上成为重要的矿产资源。如燧石因其硬度大，被作为主要的研磨原料；某些质地较纯而量大的燧石可作为硅质耐火材料。碧玉也因其坚硬致密、色泽美丽而作为重要的细工石料。重要的硅质沉积矿床是硅藻土，因为它具有强烈的吸附性而被作为过滤漂白原料，在制糖业、炼油业和净水工业中使用量都很大。颗粒细，杂质少而洁白的硅藻土，因其化学性稳定，故可作填料，用于橡胶、油漆、造纸等工业中。硅藻土和板状硅藻土在建筑上还用作绝热、绝缘和隔音的材料。
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