硅质岩及其它岩类

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1、1沉积岩石学沉积岩石学第十章 硅质岩2第一节 概论第二节 硅质岩的主要类型第三节 硅质岩的成因第四节 硅质岩的成岩后生变化第五节 硅质岩的地质分布和实际用途3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。一、概念：4二、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%)、M

2、gO、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、自生石英隐晶质、微晶质蛋白石微晶质玉髓显晶质石英5化学成分：SiO2nH2O ，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（1）蛋白石内部具球粒结构，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。蛋白石是天然的硬化的二氧化硅胶凝体，含水量一般为 310，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。6opal7（2）玉髓化学成分：S

3、iO2nH2O ，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 。893、结构、构造和颜色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 （1）结构特征10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

4、核状、团块状和放射状五种类型（见表152）。 (2) 硅岩的构造1112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。13(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。当与其他岩类共生时，常突出于岩层风化面之上。 14154、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

5、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16华东石油学院通过对华北震旦亚界硅岩石学的研究，根据硅岩的形成阶段、结构特征及结构组分，对硅岩进行了划分。17（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。 石英和各种硅质岩屑占95%以上； 几乎全部为硅质胶结； 物质来源：陆源碎屑； 机械搬运沉积作用形成。（2）硅质岩定义：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SiO3的 岩石，其中也包括在盆地内经机械破碎再沉积的硅

6、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）。 矿物成分：蛋白石、玉髓、自生石英； SiO2含量（一般70%）； 化学作用、生物作用、生物化学作用以及某些大山作用形成； 另外，盆内经机械破碎再沉积形成的硅质岩。比较：沉积石英岩与硅质岩18第一节 概论第二节 硅质岩的主要类型第三节 硅质岩的成因第四节 硅质岩的成岩后生变化第五节 硅质岩的地质分布和实际用途19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

7、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喷出地表处。20一、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硅藻土具有典型的 硅藻生物结构，具有微 细的纹理。硅藻壳外形 呈长方形、正方形、圆 形、三角形等，个体微 小，0.0020.05mm， 多数小于0.02mm；含量 不一，可高达7090% 。21(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。(3)孔隙度甚高，吸水性强，可粘舌。(2)岩石外貌呈土状，结构疏松，质软而轻，比重只有0.

8、40.9；(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。22硅藻岩23硅质岩手标本观察 颜色：常呈灰色、灰黑色、灰白色、灰绿色、红色，随所含杂质不同而异 物理性质：蛋白石和燧石岩硬度大（大于小刀），致密而性脆，化学性质 稳定不易风化；硅藻岩、放射虫硅质岩则质软疏松多孔 结构：非晶质的胶状结构（断口具贝壳状或尖棱状）；隐晶结构（岩石致 密，但肉眼无法分辨颗粒，断口呈瓷状）；微粒结构；生物结构及粒屑结 构 构造：一般呈薄层状、透镜状、条带状及结核状（常夹于石灰岩中）。 光泽：一般光泽黯淡，如含较多自生石英则有油脂光泽。层状燧石岩手标本观察灰黑色，致密，坚硬，具贝壳状断口，成分主

9、要为隐晶质玉 髓和少量石英细晶组成，隐晶质结构，含少量黄铁矿细晶，星散 状不均匀分布，薄层状层理发育，层厚1 3，层面平整。24扫描电镜下硅藻岩的微结构、自然断面25硅藻土 单偏光（300）正交偏光26电子显微镜下的硅藻体 27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。28大部分硅藻土产于第三纪以来的海相或湖泊相的地层中，少数分布于白垩纪的地层中。多与粘土岩、泥灰岩共生，有时与火山岩共生。年代较老的地层中硅藻土一般均转变为板状硅藻土或蛋白土，最终渐变至燧石

10、岩。现代硅藻主要分布在两极及中纬度的海洋中，并与洋流分布有关。形成环境29硅藻土具有多孔结构、密度低、比表面积大、吸附性能强、悬浮性能好、物化性能稳定、隔音隔热、耐磨、耐酸、无毒和无味等特殊性能。因此，硅藻土及其制品在以下行业中广泛运用：用途：30(1) 食品、饮料、医药、石油、化工、染料及水处理等工业中广泛用作固液分离过程中的助滤剂；(2) 食品脱氧保鲜剂中用作抗粘结剂；运动场、绿茵场中用作草坪（皮）的土壤改良剂；食品、医药、电器、仪表和服装等行业中用作环保型干燥剂；环境保护工程中用作吸油砂（地面吸收剂）；(3) 内外墙保温砂浆、硅酸钙板及工业窑炉等建材行业中用作隔热保温材料；(4) 橡塑、

11、饲料、涂料、蚊香、纸张、磨擦材料、抛光膏、牙膏、化妆品、沥青、水泥、日用陶瓷等产品中用作功能性填料；(5) 硫酸钒催化剂、石油磷酸催化剂、农药杀虫剂及肥料产品中用作载体；(6) 污水处理工程中用作助凝剂。硅藻土素有“工业味精”之称，可满足多种工业的需求，是现代工业不可缺少的基础原料之一。31二、海绵岩海绵岩主要由硅质海绵骨针组成，矿物成分主要为蛋白石。海绵为多孔动物门生物的统称，是 世界上结构最简单的多细胞动物。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。 32三、放射虫岩放射虫岩主

12、要由硅质放射虫介壳组成，可分为疏松的和坚 硬的两种: 疏松的变种外貌很象硅藻土，质软，灰或黄灰色;坚 硬的放射虫岩中的放射虫介壳完全被氧化硅胶结。 除放射虫外 ，还可有硅藻、海绵骨针、海藻、有孔虫等生物遗体；并常有 粘土矿物，以及方解石、海绿石、碎屑石英等混入物。放射虫:单细胞原生动物，因为具有放射排列的线状伪足而得名33坚硬的放射虫岩有两种类型：(1)蛋白石质放射虫岩，外壳和胶结物均为蛋白石，外貌极似蛋白岩，常见于白垩纪和第三纪沉积中；(2)玉髓-石英质放射虫岩，其成分为玉髓和自生石英，介壳有时被方解石所交代，岩石坚硬，不透水，外貌很像硅质板岩或碧玉岩；一般见于地槽区的中生代和古生代沉积内。

13、 34许靖华（1979）认为放射虫（硅质浮游生物）大 量繁殖在赤道洋流（特别是靠近太平洋的赤道洋流） 附近。在这里，海底洋流携带了大量供给硅质生物生 存的养料，促使硅质生物大量繁殖。因此放射虫岩的 存在，从某些意义而言，能指示远洋深海沉积环境和 确定古赤道位置。放射虫软泥广泛主要分布于现代热带海洋沉积中关于放射虫岩的形成环境问题，一直存在各种认识形成环境35四、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(0.010.001mm)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

14、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。 3637蛋白石球块板状硅藻土 38五、燧石岩这是最常见的一种硅质岩，其成分主要为玉髓和自生 石英，年代较新者可为蛋白石；还常有粘土、碳酸盐及有 机质等混入物；并可有少量硅质生物遗体。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，颜色以 灰色、黑色等暗色为常见，也有呈黄色、红色、白色者。39显微镜下观察燧石是由微晶石英组成的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。40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按产状可将燧石分

15、为两大类：层状燧石结核状燧石411、层状燧石层状燧石的层厚自几厘米到几十厘米，有时则呈规则条带或大透镜体。它们可与浅水碳酸盐岩、页岩以及砂岩共生，亦可与深水的黑色页岩、远洋石灰岩或蛇绿岩共生；多与含磷和含锰的黏土层共生，分层存在，单层厚度不大，但与共生岩石一起总厚度可相当大，达几十到几百米，有块状和鲕状的区别。422、结核状燧石这类燧石更为常见，成为规则或不规则的结核状或不规则的条带状，通常称为燧石结核。多产于石灰岩中，有球状、卵状、棒状、盘状、葫芦状、不规则状等结核体，一般只有5-15厘米，大的可达1-2米。43结核状燧石44燧石由于坚硬，破碎后产生锋利的断口，所以是最早为石器时代的原始人所

16、青睐，绝大部分石器都是用燧石打击制造的，燧石和铁器击打会产生火花，所以也为古代人用作取火工具，古代常用一小块燧石和一把钢制的“火镰”击打取火，所以燧石也叫作火石，最早的火枪也是利用扳机击打火石引发火药的。现代利用燧石的坚硬性质，将燧石作为研磨的原料。45石器46六、碧玉岩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。 47红碧玉岩碧玉岩48三江彩卵石，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6.57度，表面润泽光滑；以黄、红、紫为主色调。49七、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