方沸石的成因分类综述
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摘要：本文对常见的方沸石的成因进行了总结，将其成因分为六种：岩浆型方沸石（P型或I型）、转变型方沸石（X型或L型）、热液型方沸石（H型）、变质型方沸石（M型）、沉积型方沸石（S型）以及热水沉积型方沸石。
关键词：方沸石；沸石；成因
The review of genetic calssification of analcime
BAI Yang LI Zhe―xuan ZHANG Qiao LUAN Ji―hao
Geology Department of Northwest University，Xi’an 710069
Abstract： In this paper， the causes of common analcime are summarized， the causes are divided into six types： magmatic type zeolite （P or I）， change the type of analcime （X or L）， hydrothermal type zeolite （H type）， metamorphic type （M type）， Fang Feishi sedimentary type zeolite （S type） and hydrothermal deposition type zeolite.
Key words：Analcime；Zeolite；Origin
方沸石（analcime）是一种富钠的铝硅酸盐矿物，其理想结构的化学分子式为Na16Al16Si32O96・16H2O，形成于各种不同成因的岩石中，常与其他沸石矿物共生。方沸石在岩浆岩、变质岩和沉积岩中均可产出，国内对其成因均有报道。1797年，AbbeHaiiy首次命名产于中新生代火山岩中的斑晶方沸石，之后不同产状的方沸石陆续被报道。20世纪50～60年代是学者们掀起研究和利用沉积岩中沸石的高潮，而在70年代开始，岩浆岩中的白榴石和方沸石受到人们的关注。而到了90年代，学者们为产自于玄武岩或碱性喷出岩中方沸石斑晶是岩浆结晶还是由白榴石转变而争论不休。在21世纪，全球不同产地方沸石产状被零屋的报道[1]。
国外许多学者曾对方沸石的成因及形成环境进行总结，然而，最具代表性的分类方案同样是1989年由Luhr和Kyser提出，他们将方沸石划分为5种类型（表1），后续的研究者认可了这种方沸石的成因分类方案和代号，并使用于后来的研究当中。本文即是在此种分类方案的基础上进行论述与总结。
1. 岩浆方沸石（P型或I型）
岩浆型和转变型方沸石主要出现在火成岩中，并且，对于响岩和煌斑岩中的方沸石斑晶的成因问题自20世纪初一直困扰着许多地质学家（Kmght， 1904；Daly， l9l2；Washington， l9l4； MacKeruie， l9l5；Prisson， l9l5）。岩浆型成因的方沸石是直接从硅酸盐熔体中结晶而来的，支持者（Larsen 和 Buie， 1938； Wilkinson，1968； Pearce，1 970；C，undari， 1973； Roux 和 Hamilton， 1976； Woolley 和 Symes， 1976； Ferguson 和 Edgar，1 978；Church，1978，1979；Edgar，1979；Luhr 和 Carmichael， 1981）给出的证据如下：（1）晶体是自形的；（2）母岩新鲜并且其他的火成岩相（igneous phases）尤其是火山玻璃和橄榄石没有显示出蚀变的迹象；（3）含水岩浆，出现了其他例如角闪石等的含水矿物；（4）Na的含量控制着分异的趋势；（5）在简单的试验系统下，方沸石可以在液体中晶出[3]。国内已报道的原生方沸石只有青藏高原当雄地区的方沸石响岩（蒋云，2008），其中方沸石呈现肉红色[4]。
2. 转变型方沸石（X型或L型）
转变型方沸石是白榴石、霞石或沸石等矿物通过离子交换而形成，实验表明，在低温下，白榴石、霞石、钠长石以及其它矿物可以通过与水溶液反应生成方沸石[5―6]。其区别于岩浆型方沸石的特征为：体积增大，颗粒不规则，晶体表面粗糙以及微孔和裂隙发育。支持转变说的学者认为一些原生的岩浆矿物（例如白榴石与霞石）向方沸石的转变过程是极易发生的。后续的学者（Giampaolo等， 1997； Redkin和Hemley，2000）[7―8]使这一理论进入了新的阶段。
3. 热液型方沸石（H型）
H型方沸石即热液（热水）方沸石（hydrothermal analcime）是在F镁质岩石的孔洞处由岩浆期后的流体中晶出[9]，一般为脉状充填或与热泉有关，与基性岩伴生（据蒋云，2008）。热液型方沸石常常为单晶，粒径在1mm―1cm之间，具有明显的{211}和{100}晶面。它由结构不同的原始物质（例如霞石、石英、钠长石或者火山玻璃）溶解后从热水溶液中重结晶而来。
4. 变质型方沸石（M型）
变质作用形成的方沸石，通常与其它沸石共生。关于此种方沸石文献报道较少。变质型方沸石与沉积型方沸石都是在埋藏成岩过程中产生，由于温度压力增加而形成的变质成因的方沸石与经历了浅埋藏变质环境的成岩作用早期阶段形成的沉积型方沸石可能难以区分[10]。
5. 沉积型方沸石（S型）
Hay编写的《沉积岩中的沸石及其成因》（黄典豪译）一书中较为系统地阐述了沉积岩中方沸石的成因和产状。他在文中将沸石的沉积环境分为非海相盐碱环境和淡水、海相沉积环境两大类，并且认为大部分的方沸石都是由火山玻璃蚀变而来。方沸石在海相沉积物和淡水沉积物内通常作为火山玻璃蚀变的产物，而盐碱环境下的方沸石成因则较为复杂。
对于盐碱湖环境下的方沸石研究，Sheppard 和Gude（1968， 1969， 1973）、Hay（1966，1970）、Surdam 和Parker（1972）以及Surdam 和Eugster（1976）[11―16]认为盐碱湖环境下的方沸石通常由火山玻璃和盐碱性的溶液反应而来；Surdam and Sheppard（1978）确立了由火山玻璃形成的碱性沸石的共生序列，并且认为方沸石并不能直接从火山玻璃中形成而是通过以下反应：硅质玻璃+盐碱湖水前体（precursor mineral）+盐碱湖水方沸石。碱性沸石是现代湖泊和古代湖相沉积中报道最多的先导矿物。碱性沸石向方沸石转变的反应引起盐度和碱度的增加，这是因为这些参数的增加减少了水的活性以及硅铝比并且增加了Na/H+比，这些都有利于方沸石的形成。除碱性沸石以外，火山玻璃转变而来的胶体（Surdam和Eugster， 1976；English，2001；Roy 等，2006）[17―18]和粘土矿物（Brobst和Tucker，1973）[19]及长石（Surdam和Sheppard，1978）[16]也被报道为方沸石的先导矿物。
通常情况下，大部分已有报道的沉积岩中的方沸石是通过火山玻璃和碱性水反应而来，然而，仍有一部分方沸石出现在没有火山碎屑物质的沉积区，在类似的盐碱环境下由长石及粘土矿物等转变而来（Joulia等，1958；Vanderstappen和Verbeek，1959；Hay和Moiola，1963；Van Houten，1960，1965；Hay，1966，1970；surdam 和Engster，1976）。近几年有关方沸石的报道所探讨的热点也集中在这一成因类型上，例如Campo 等在阿根廷西北部古近系缺少火山物质的湖相沉积岩中也发现了大量自生方沸石，研究认为其是在同生―浅埋藏环境由盐碱性湖水或孔隙水与沉积物中的黏土、长石相互作用而生成的[20]。并且张跃等（2015）认为在大港油田发现的沙河街早期的细粒岩中的方沸石就是从粘土矿物转变而来[21]。
6. 热水沉积型方沸石―一种特殊的成因类型
除以上总结的沉积岩中方沸石成因的几种类型之外，还有一种特殊的成因类型，该种方沸石仅在我国见到相关报道，即建立于酒西盆地青西凹陷下沟组细粒含方沸石白云岩成因解释之上的热水沉积假说[22―23]。柳益群、李红[24―26]等认为三塘湖盆地芦草沟组中的方沸石岩是一类与陆相裂谷盆地湖底热泉喷流作用有关的热水沉积岩，该种方沸石以纹层状，手标本及镜下略显红色为特征。另外，该成因也被应用于内蒙古二连盆地白音查干凹陷腾格尔组的研究中[27]。
以上为笔者总结的国内外已有报道的字蟹椒惺的主要成因类型。方沸石在中国西部地区广泛发育，对于胶结相中的自生方沸石已有不少文献报道，而其它类型的方沸石鲜有报道。近年来本团队在对新疆地区的研究过程中，在三塘湖盆地、吉木萨尔凹陷及本研究区准东北部均发现大量的方沸石。方沸石作为最常见的矿物之一，形态产状复杂，在多种岩性中均有发育，含量最多高达70%，但目前尚未进行系统研究。因此，对研究区的方沸石进行分类与成因分析具有重大意义。
参考文献：
[1] 肖平. 鄂尔多斯盆地白垩系方沸石的矿物学研究[D].中国地质大学，2014.
[2] Remy， R.R. and Ferrell， R.E. （1989） Distribution and origin of analcime in marginal lacustrine mudstones of the Green River Formation， south―central Uintsa Basin， Utah. Clays and Clay Minerals， 37， 419_432.
[3] Bonney T G， Parkinson J. On Primary and Secondary Devitrification in Glassy Igneous Rocks[J]. 1903， 59：429―444.
[4] 蒋云，赵珊茸，马昌前，张金阳. 青藏高原当雄地区方沸石响岩的主要造岩矿物特征：原生方沸石的证据[J]. 地球科学（中国地质大学学报），2008，03：320―328.
[5] Saha，P （1959）G eochemicaal nd X―ray investigationo fnatural and synthetica nalcitesA. mericanM ineralogist4， 4， 300―313.― （ l96l） The system NaAlSiOr （nephelinelNaAlSiO， （albitefH，OAmericanM ineralogist4， 6， 859―884
[6] Gupta A K， Fyfe W S. Leucite survival； the alteration to analcime[J]. Canadian Mineralogist， 1975.
[7] Giampaolo C， Godano R F， Sabatino B D， et al. The alteration of leucite―bearing rocks： A possible mechanism[J]. European Journal of Mineralogy， 1997， 9（6）：1277―1291.
[8] Redkin A F， Hemley J J. Experimental Cs and Sr sorption on analcime in rock―buffered systems at 250―300°C and P（sat） and the thermodynamic evaluation of mineral solubilities and phase relations[J]. European Journal of Mineralogy， 2000， 12（5）：999―1014.