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108
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二氧化硅系列是考古遗址中最常见和最重要的矿物群之一。它们的形成途径有很多种（地质、生物和高温反应），因此能够提供关于考古的重要信息。
二氧化硅在考古遗址最常见的形态包括：
石英，燧石和无定型二氧化硅。
石英
是自然界中最常见也最稳定的矿物之一
/*最常见于沙子*/
，因此它在考古遗址中也是一个重要组份。纯净的石英也是生产玻璃的原料之一。
燧石
是许多考古遗址中重要遗存。这种岩石由细颗粒石英晶体构成，也被称作微晶石英。燧石的形成机理仍然不是很清楚，但是基本上公认的是，过去5亿年内形成的燧石是由生物体（硅藻、放射虫）内的无定型二氧化硅在高温和高压下重结晶形成。
无定型二氧化硅
（蛋白石）是考古遗址的另一主要组成。主要以
植硅体
的形式存在，形成于植物体内（见第6章）。在曾经有淡水水池或潮湿土壤的遗址，也会
硅藻
存在。硅藻是光合作用单细胞生物，它们广泛存在于海洋中，但是半咸水和淡水中也有发现（见第6章）。无定型二氧化硅也可以作为自生矿物形成于沉积物中。经历漫长的埋藏时间，可能形成部分结晶的自生二氧化硅。这种形态的二氧化硅称作
蛋白石-A
，如果结晶度更高，称作
蛋白石-CT
。
石英在高温状态下会经历一系列变化，形成的各种矿物可以通过X射线衍射鉴定。在没有助熔剂的情况下，石英的稳定形态，
α-石英
，在573˚C转化为
β-石英
，870˚C转化为
鳞石英
，在高于1250˚C时转化为
方石英
。
由于
助熔剂
能够改变这些转化温度，因此这些形态的存在只能给一个关于温度的大致估计。
硅质聚合体
主要形成于树皮，也有少量形成于木质本身。这些聚合体是由生物非晶态二氧化硅基质中包裹晶态土壤矿物构成。植硅体单纯由二氧化硅水合物构成，只包含硅、氧和氢元素，而硅质聚合体中也包含其它阳离子。事实上，在经过分析的样本中，硅只占正电性微粒的50%。
下图是常见的二氧化硅的各种晶型，以及硅质聚合体的红外光谱如下图所示。
二氧化硅多种晶型及硅质聚合体的红外光谱。a，
硅质聚合体
；b，
无定型二氧化硅（蛋白石）
；c，
燧石
；d，
石英
。特征吸收峰：1, 1630 (c和d中无此峰); 2, 1145; 3, 石英1084，燧石1087以上，无定型二氧化硅1102，硅质聚合体1093; 4, 石英、燧石、硅质聚合体中为798和779双峰，无定型二氧化硅中为792至800之间一个单峰; 5, 695; 6, 514 (b中无此峰); 7, 461; 8, 396和372。
石英
的特征峰是上图1171处的峰2，1084处的峰3，695处的峰5，以及远红外区的双峰8。石英通常与黏土共存，峰5和8可以用于鉴别。黏土的主峰通常在1035左右，双峰4和峰7是石英和黏土共有。
由于
燧石
是石英的微晶，因此
石英的所有峰在燧石的红外光谱中都有体现
，但是由于晶体尺寸非常小，所以燧石的峰更宽。之外，主峰的位置也向高波数移动，有时候高到1095。由于这个方向是无定型二氧化硅的方向，这个移动体现了
燧石的原子有序度低于石英
。
无定型二氧化硅
的红外吸收峰更宽，以及不见石英的特征峰，这些都体现了其无定型。此外，主峰3位于1100及更高，并且双峰4不再分裂。在许多样品中，900到1000之间有一个宽的肩峰，是因为羟基的存在。水合的程度对具体样本可能有所不同。例如，生物体生成的蛋白石比地质蛋白石有更多的羟基和水分子（吸收峰位于3440，1633和960，见下图）。
红外光谱，a，
生物体无定型二氧化硅
（小麦
Triticum aestivum
花序的植硅体，经氧化处理外部的有机物已除去），b，
地质成因的蛋白石
，一种贵重的宝石。注意，在植硅体中水的吸收峰（1和2）更加明显，并且羟基峰（4）在植硅体中非常明显，但是在地质蛋白石中并不可见。此外，植硅体的峰更宽，体现其整体更加无序。特征峰位置：1, 3436; 2, 1632; 3, 地质蛋白石为1102，植硅体为1098; 4, 960; 5, 地质蛋白石为792，植硅体为800; 6, 473。注意植硅体光谱中1384处一个尖锐的峰说明其中包含硝酸钠（NaNO3）。
硅质聚合体
中包含少量石英，可以通过峰4，7和8的存在来鉴别，但是无定型二氧化硅的主峰（3）位于1087到1095之间
/*而石英只有1084*/
。
这一光谱很容易与蛋白石-CT混淆，这是部分结晶的无定型二氧化硅。但是在岩相显微镜中很容易区分硅质聚合体和蛋白石-CT。
注意，这些不同的二氧化硅各自的结晶度也会有显著变化，可以利用1145处的小峰及其强度来量化。
有两种高温下生成的无定型二氧化硅：
方石英
（cristobalite）和
鳞石英
（tridymite）。可以通过红外光谱来鉴别它们，以及将它们与石英区分开来。
高温形成的二氧化硅的红外光谱，a，
方石英
；b，
鳞石英
；以及c，低温
α-石英
。特征吸收峰：1, 方石英1198, 鳞石英一个小肩峰, 石英1171; 2, 方石英1094, 鳞石英1105, 石英1084; 3, 方石英796, 鳞石英791, 石英798和779双峰; 4, 695仅见于石英; 5, 621仅见于方石英; 6, 514; 7, 方石英487, 鳞石英480, 石英461; 8, 方石英386, 石英396和372。
