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 SiO2·n H2O
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。
蛋白石常成致密块状、钟乳状、瘤状团块、结核状和球粒结构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，则产生电裂纹和角砾状外貌，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。
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。
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