硅藻土的主要礦物成分為蛋白石，并含有粘土（高嶺石類、水分母類及少量膠嶺石類）、炭質（有機質）、鐵質（褐鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦）、碳酸鹽礦物（方解石、白云石、少量菱鐵礦）、石英、白云母、海綠石、長石。 
    〈1〉蛋白石 Si02nH20 
    系標準的團體水凝膠礦物，是含水二氧化硅凝膠脫部分水后形成，一般稱為含水膠體礦物或膠體礦物。
    蛋白石中nH20表示含有不定量吸附水(自由水)型膠體水，膠體水不加入礦物晶格。膠體水作為分散媒散布于膠體粒子表面，含水量由1-5%，個別達34%。由于膠體水是膠體礦物固有特征，因此一般都計入礦物成分中。膠體水失水溫度一般在110℃-250℃，某地蛋白石測定吸熱反應在65℃、115℃、360℃，而最主要的為115℃，在600℃也有部分失水反應。 
    蛋白石硬度一般為5-5.5，當水含量很少時，硬度增至6。 
    蛋白石本身無色，呈半透明狀的產生一種乳光，由于吸附帶色的雜質及離子，使蛋白石呈顯各種色調。如鐵質混染使蛋白石里黃褐、褐色，炭質混染呈灰黑色。
    蛋白石常成致密塊狀、鐘乳狀、瘤狀團塊、結核狀和球粒結構及各類沉積巖中的次生充填物。當蛋白石脫水及陳化作用或應力作用，則產生電裂紋和角礫狀外貌，轉化為變膠體礦物石英、石髓，或蛋白石在偏光作用下顯示局部不均一的非均質性。
    蛋白石在光線照射下，轉動礦物，表面出現微藍、白、淺紅色交替變化的變彩。 蛋白石在X衍射分析中無譜線反應，但由于二氧化硅凝膠轉變為蛋白過程中，有微量方英石晶出，因此具有方英石譜線反應。
    在地質歷史中，大量膠態氧化硅沉積在古生代地層中，特別是前寒武紀，受到變晶作用影響而轉變為變膠態的石英、石髓質巖石，如碧玉巖、石英巖、石英片巖。凝膠態的蛋白石組成的沉積巖層，只能在第三紀、第四紀地層中及少部分中生代地層中得以保留。
    （2）粘土礦物、炭質 
    粘土礦物及炭質是硅藻土中主要伴生礦物。粘土礦物呈顯微鱗片狀分布于硅藻粒四周，當粘土礦物含量為主要成分時，則起著膠結硅藻的作用。炭質成質點狀、塊狀或成層狀與硅藻土共生，炭質均為變質程度很低的、仍保留植物結構的泥炭及褐煤。