硅藻土的矿物岩石特征

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概述

    硅藻土是一种十分重要的非金属矿产。由于硅藻土具备特殊的理化性能，由此广泛应用于化工生产中的触媒载体，油漆、橡胶、造纸中的填充料，食品工业中的过滤、漂白剂，隔热、隔音材料，以及石油精炼、陶瓷、玻璃、钢铁、冶金热处理等。

    贵州西部、西南部、西北部地区，具备有形成硅藻土的潜在地质条件。《贵州地质科技情报》于86年1期、5期对硅藻土作了有关报导和讨论，但尚存在一定问题。为了在我省开展硅藻土的找矿工作，有必要对硅藻士的矿物岩石特征作进一步的认识。

1、硅藻土的岩石分类及命名

     硅藻土属硅质岩类岩石，硅质岩按成因分为两大类：
    生物或生物化学成因—硅藻土、板状硅藻土、蛋白土、放射虫岩、海绵岩。

    非生物成因（化学、火山作用、次生成因）—碧玉岩、燧石岩、硅华、石英岩。

    硅藻土中主要伴生矿物为粘土矿物、炭质(有机质)，当这些矿物含量达50%以上则属粘土岩、炭质页岩，在命名时冠以硅藻X X岩。当这些矿物含量小于50%，则属硅藻土，在命名时冠以X X硅藻土。

2、硅藻土的化学成分

    硅藻土中Si0₂的含量变化较大。具不同程度的烧失量，主要是H₂0的逸出。一般工业要求分析四个项目〈Si0₂、Al₂0₃、Fe₂0₃、烧失量〉，根据需要可作Mg0、CaO测定。 我国及其它国家硅藻土化学成分见表一。

表一 硅藻土化学成分表

项目% 产地	SiO2	Al2O3	Fe2O3	烧失量	CaO	MgO	TiO2
山东临朐县	74.56	9.04	3.94	5.66	1.37	0.83
浙江嵊县	64.80	16.40	2.91	3.10	0.33	0.15
云南西部	49	7.0	10.0	23	2.0	1.25
四川米易新民沟	67.68	17.06	1.94	5.23
四川米易回汉沟	89.53	3.95	0.002		0.41	0.17
吉林抚松	95.30	3.27	0.62	3.69	0.27	0.29
吉林长白县	92.75	2.57	0.50	2.39	0.24	0.19
吉林海龙县	75.91	11.05	3.31	6.92	0.70	1.0
吉林桦甸	37.67	11.40	5.15	5.75	0.85	1.90
普洛奥津罗(湖相)	54.91-68.95	2.15-10.50	0.91-4.70	15.07-35.57	1.12-3.53	0.33-1.62	0.06-0.27
英查(海相)	72.33-88.15	3.10-9.25	1.38-5.16	2.73-1.13	0.40-8.46	0.38-1.71	0.24-0.49
努尔努(湖相)	85.93-95.03	0.15-4.44	0.23-1.89	1.46-1.64	0.60-2.27	0.11-0.61	0.02-0.04

3、硅藻土的矿物成分

    硅藻土的主要矿物成分为蛋白石，并含有粘土（高岭石类、水分母类及少量胶岭石类）、炭质（有机质）、铁质（褐铁矿、赤铁矿、黄铁矿）、碳酸盐矿物（方解石、白云石、少量菱铁矿）、石英、白云母、海绿石、长石。

    〈1〉蛋白石 Si0₂nH₂0

    系标准的团体水凝胶矿物，是含水二氧化硅凝胶脱部分水后形成，一般称为含水胶体矿物或胶体矿物。

    蛋白石中nH₂0表示含有不定量吸附水(自由水)型胶体水，胶体水不加入矿物晶格。胶体水作为分散媒散布于胶体粒子表面，含水量由1-5%，个别达34%。由于胶体水是胶体矿物固有特征，因此一般都计入矿物成分中。胶体水失水温度一般在110℃-250℃，某地蛋白石测定吸热反应在65℃、115℃、360℃，而最主要的为115℃，在600℃也有部分失水反应。

    蛋白石的化学成分见表二。

表二 蛋白石的化学成分表

项目% 编号	SiO2	Fe2O3	Al2O3	CaO	MgO	H2O	合计
1	92.31	0.36	-	0.22	0.18	6.31	98.46
2	86.54	1.93		0.55	0.74	9.40	98.96

    蛋白石中nH₂O含量变化，直接影响蛋白石的比重和折光率(表三)。

表三 折光率比重变化表

含水量%	折光率	比重
3.55	1.460	2.160
6.33	1.453	2.096
8.97	1.446	2.036
28.64 (人工凝胶)	1.409	1.731

    蛋白石硬度一般为5-5.5，当水含量很少时，硬度增至6。

    蛋白石本身无色，呈半透明状的产生一种乳光，由于吸附带色的杂质及离子，使蛋白石呈显各种色调。如铁质混染使蛋白石里黄褐、褐色，炭质混染呈灰黑色。

图一 蛋白石钟乳石	图二 北乌拉尔波普诺奇矿床致密 蛋白石之球形构造

图三 奥尔斯克哈利洛夫地区之 带脱水裂隙的蛋白石

    蛋白石常成致密块状、钟乳状(图一)、瘤状团块、结核状和球粒结构（图二）及各类沉积岩中的次生充填物。当蛋白石脱水及陈化作用或应力作用，则产生电裂纹（图三）和角砾状外貌（图四），转化为变胶体矿物石英、石髓，或蛋白石在偏光作用下显示局部不均一的非均质性（图五）。

图四 蛋白石脱水时体积收缩结果造成的 角砾构造。空洞中部分为玉髓充填

    蛋白石在光线照射下，转动矿物，表面出现微蓝、白、浅红色交替变化的变彩。

图五-1	图五-3
图五-2	图五-4
图五 在各种蛋白石中的应力双折射的表现 1-×50；2-×120；3-×30；4-×8

    蛋白石在X衍射分析中无谱线反应，但由于二氧化硅凝胶转变为蛋白过程中，有微量方英石晶出，因此具有方英石谱线反应。依据物理性质，蛋白石分为：

    ①贵蛋白石——带乳光变彩；

    ②水蛋白石——水中透明；

    ③玻璃蛋白石——玻璃状透明。

    有的文献中记载有：

    ④铁蛋白石——形成于二氧化硅溶胶与氧化铁溶胶互相同时凝结，含氧化铁达40%；

    ⑤火蛋白石——混入有胶体氢氧化铁显红色、琥珀、蜜黄色；

    ⑥美蛋白——瓷状或釉状白色，

    ⑦绿蛋白石——含镍；

    ⑧橙黄蛋白石——由三硫化砷杂质染成橘红色；

    ⑨粉蛋白石——白色粉末状吸水；

    ⑩冻白石——在潮湿状态下凝结的蛋白石，干澡状态下呈粉末状。

    蛋白石不仅组成硅藻壳，并构成海绵骨针、放射虫及部分有孔虫介壳。

    在地质历史中，大量胶态氧化硅沉积在古生代地层中，特别是前寒武纪，受到变晶作用影响而转变为变胶态的石英、石髓质岩石，如碧玉岩、石英岩、石英片岩。凝胶态的蛋白石组成的沉积岩层，只能在第三纪、第四纪地层中及少部分中生代地层中得以保留。硅藻土产出的地层如山东临朐、滇西地区均产于第三系中新统。

    （2）粘土矿物、炭质

    粘土矿物及炭质是硅藻土中主要伴生矿物。粘土矿物呈显微鳞片状分布于硅藻粒四周，当粘土矿物含量为主要成分时，则起着胶结硅藻的作用。炭质成质点状、块状或成层状与硅藻土共生，炭质均为变质程度很低的、仍保留植物结构的泥炭及褐煤。

4、硅藻土中的硅藻及硅藻土特性

     硅藻土是一种具有生物结构的岩石（图六）。主要由80~90%，有的达90%以上的硅藻壳组成。

图六 生物结构。直链藻各种切面 （×270）吉林海龙

    海水、湖水中的氧化硅的主要消耗者就是硅藻，构成硅藻软泥。在成岩过程中经石化阶段形成硅藻土。

    硅藻壳由蛋白石组成，硅藻在生长繁衍过程中，吸取水中胶态二氧化硅，并逐步转变为蛋白石。在地质历史中硅藻种类达一万余种，现存的有五千余种。从我国已发现的硅藻土矿床中，硅藻主要有如下几种：

    直链藻(Melosira)

    颗粒直链藻（MeLosira granulata）

    幅环藻(ActincyLus)

    园筛藻（Coscindiseus）

    具缘园筛藻（Coscindiseus marginatus）

    舟形藻（Nanicula）

    冠盘藻〈Stephun Codiscus〉

    棒杆藻〈RopaLoila〉

    硅藻颗粒大小为0.001~0.5mm，分离的硅藻单体呈白色，性脆，在偏光显微镜下为无包透明的蛋白石组成。岩石薄片中硅藻形态有正方形、长方形、圆形、三角形，从分离出的单体硅藻形态有圆柱形、直链形、桶状、圆球形、圆盘形、棒形。

    硅藻壳面上的孔洞呈有规则的排列，如：具缘圆筛藻(图七)直径约0.14mm，壳面网孔成正六边形，中心孔径5微米，边缘2微米。颗粒直链藻〈图八〉链长0.26mm具16个藻胞，藻胞似园柱形，直径12微米，长15微米，胞壁厚0.5微米，并易脱落成单体。

图七 具缘圆筛藻水平切面（1×270）	图八 颗粒直链藻水平切面（1×110）

    硅藻土中硅藻含量越多，杂质越少，则颜色越白，质越轻。比重一般在0.4-0.9，由于硅藻体具有众多的壳体孔洞，使硅藻土具多孔质构造，硅藻土的孔隙度达90-92%，吸水性强烈，粘舌，由于硅藻颗粒细小，使硅藻土细腻、滑润。硅藻土在酸中(HCl、H₂S0₄、HN0₃)不溶解，但溶于HF和K0H。

5、硅藻分离方法

     为了研究硅藻土中的硅藻成分及种属，通过分离方法获得硅藻单体与其它共生矿物，按照不同的矿物组合，采取相应的方法。硅藻的分离方法程序具连续性。

    〈1〉静水沉降

    不同粒度、比重矿物在静水中沉降速度是不一致的，沉降的物质具成层分布特点。首先，在岩石薄片中检查硅藻颗粒大小，并破碎到相应的粒度。

    〈2〉酸溶

    要去掉硅藻土中的其它杂质，采取不同的酸溶方法，以提高硅藻的含量，硅藻土中一般不同程度的含有铁质、钙质，采用H₂S0₄去铁，HCl去钙的方法，酸的浓度视矿物颗粒大小而定。

    〈3〉焙烧

    使炭质〈有机质〉燃烧灰化，在有炭质参与下使三价铁还原成二价铁。据滇西含炭质硅藻土试验，熔烧温度一般控制在600-900℃以保证硅藻不受破坏。

    〈4〉磁迭、电磁迭

    除去硅藻土中磁性、电磁性矿物

    〈5〉超声波清洗分离

    将硅藻土通过上述步骤后，置于酒精溶液中在超声波仪上清洗分离，以排除附着于硅藻表面的粘土、污染物，提高硅藻的孔隙率。

6、硅藻土的质量要求

    〈l〉比表面积

    硅藻土是由胶体矿物蛋白石组成，胶体质点小，具有大的比表面积。据测算lcm³物质的面积为6cm²，该物质若破碎到纳米〈nm³〉级〈注1nm=10^-6mm〉则面积增加到6000m²，颗粒数达1021粒。

    〈2〉堆密度

    堆密度是指粒度为0.15mm的硅藻土，经105℃烘干后，在50毫升的量筒内装满，尔后提起量筒置于11cm高度，使其自由落下100次，用称得重量与自由落下前后体积差的比值。 我国主要硅藻土的孔结构〈表四〉。

表四 硅藻土孔结构表

空结构	山东临朐	吉林海尤	云南西部	浙江嵊县	吉林桦甸	四川米易新民
堆密度	0.43	0.34	0.46	0.57	0.54	0.64
比表面积	64.9	46.0	21.6	46.4	58.0	33.0

    为了提高硅藻土的比表面积，采用一系列方法，据滇西硅藻土测定，比表面积为21.6米²/克、堆密度为0.46克/毫升，采用30%H₂S0₄精选硅藻，SiO₂提高14.6%，A1₂O₃降低2.68%，Fe₂0₃降低2.16%，比表面积提高为22.9米²/克。

7、硅藻土及其相似岩石

    硅藻土与板状硅藻土、蛋白土十分相似。

    板状硅藻土矿物成分主要为蛋白石组成，但硅藻壳已破坏，比重0.8-1.4，Si02含量达70-85%，质松软。

    蛋白土由细粒蛋白石组成，无硅藻，比重1-1.8，SiO2含量85-95%，质较硬。

    板状硅藻土及蛋白土化学成分见〈表五〉

表五 板状硅藻土及蛋白土化学成分表

项目% 名称	SiO2	TiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	烧失量
板状 硅藻土	74.78-78.12	/	10.16-10.66	3.10-4.00	1.30-3.76	1.50-2.68	/
	76.10-81.79	/	8.13-12.16	0.84-5.73	0.66-1.85	0.05-1.25	3.04-3.95
蛋白土	97.16	0.08	0.20	0.12	1.00	0.40	1.31
	92.15	0.18	2.08	1.37	0.95	0.30	1.43
	84.05	0.72	6.01	1.71	1.09	0.84	3.82
	79.50	0.53	7.76	3.05	0.79	1.11	4.54

    板状硅藻土及蛋白土都具多孔构造，但孔隙率均比硅藻土低。

8、鉴别硅藻土的依据

〈1〉硅藻含量必须大于50%，硅藻壳体基本完整，具生物结构。
〈2〉组成硅藻的矿物必须是未经变化的蛋白石。
〈3〉硅藻土的SiO₂含量为50-95% 。
〈4〉硅藻土一般均产于年轻的地质时代，如第三纪、第四纪。
〈5〉硅藻土常和粘土岩类、变质程度很低的煤层共生。

◇巳◆伪亽妻

硅藻土  哎 早点没看到这个 郁闷

xyr195

说的较全面，有图更好。

xyr195

这个不错，值得借鉴。