楊奕曜

摘要：本文對水銨長石的成因機(jī)理進(jìn)行總結(jié)，并根據(jù)產(chǎn)出環(huán)境與成因的不同，將其分為2類：1.熱液型水銨長石；2.成巖型水銨長石

關(guān)鍵詞：水銨長石；成因

水銨長石為富銨鉀長石的一種類質(zhì)同相體，化學(xué)式為（NH4）[AlSi3O8]。由于二者晶體結(jié)構(gòu)相似，且NH4+離子半徑與K+相近，使得NH4+（1.69 ?）在特殊的地質(zhì)條件下可以與鉀長石中的K+（1.52?）發(fā)生替換（Mookherjee M et al，2004）。這類富銨的類質(zhì)同相體同樣可見于似長石、云母類礦物中。如白榴石K[AlSi2O6]銨化為銨白榴石（NH4）[AlSi2O6]（Hori et al，1986），白云母KAl2[AlSi3O10]（OH）2銨化為銨云母（NH4）[Al3Si3O10]（OH）2（Higashi 1982）。

1964年Erd 等在加利福尼亞州AgS礦床中的富銨熱泉中首次發(fā)現(xiàn)一種化學(xué)成分NH4AlSi3O8?H2O新礦物，其中5%的鉀離子已被NH4+所替代，將其命名為水銨長石。在20世紀(jì)70-90年代，對于水銨長石的報(bào)道逐漸增加，21世紀(jì)初，隨著石油煤炭工業(yè)的飛速發(fā)展，在有機(jī)質(zhì)含量較高的黑色巖系發(fā)現(xiàn)水銨長石的報(bào)道逐漸增多，目前對于黑色巖系中水銨長石的成因仍是國內(nèi)學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)問題。筆者在對前人的文獻(xiàn)資料進(jìn)行調(diào)研后，按已報(bào)道的水銨長石出現(xiàn)環(huán)境與成因的不同，將其劃分為2類：1.熱液型水銨長石；2.成巖型水銨長石。

1.熱液型水銨長石

按熱液類型又可劃分為現(xiàn)代熱泉型水銨長石和巖漿期后熱液型水銨長石?，F(xiàn)代熱泉型水銨長石，最早被Erd等（1964）所報(bào)道，該團(tuán)隊(duì)在強(qiáng)還原，NH4+濃度460-540ppm，水溫小于120℃的富銨熱水中發(fā)現(xiàn)NH4+交代置換安山質(zhì)熔巖穹窿中鉀長石的鉀離子，并以假晶態(tài)形成水銨長石的現(xiàn)象。隨后在內(nèi)華達(dá)州艾豪芬、加利福尼亞州麥克勞克林與富銨熱泉相關(guān)的水銨長石相繼被報(bào)道（Krohn、Altaner，1987；Krohn et al，1993），這些水銨長石與含金汞礦床伴生，常以細(xì)粒自形晶存在，并包裹大量的硫化物和石英晶體。該產(chǎn)狀的出現(xiàn)，表明其在結(jié)晶序列中相對較晚地沉淀。同時(shí)研究人員還發(fā)現(xiàn)這些水銨長石與Hg密切相關(guān)，但與Au無關(guān)。這些水熱系統(tǒng)中的高銨含量與水銨長石的大量出現(xiàn)表明銨可在后期氣相與有機(jī)溶劑中運(yùn)移。這種過程可導(dǎo)致在埋藏地?zé)嵩吹纳戏叫纬煞翘妓猁}巖的有機(jī)接觸變質(zhì)帶。

巖漿期后熱液型水銨長石最早由Hall（1993）提出，其在愛爾蘭北部多尼戈

Rosses花崗巖體中發(fā)現(xiàn)了富銨流體替換鉀長石中K+的現(xiàn)象。巖漿巖中NH4+作為痕跡元素出現(xiàn)眾多火成巖中，平均濃度可達(dá)5-50 ppm（Hall et al，1991），其來源有二，一為原始巖漿源區(qū)或巖漿上升過程中同化的有機(jī)質(zhì)沉積殘留物；二為富銨的巖漿期后熱液。Hall根據(jù)NH4+的分配系數(shù)計(jì)算得出Rosses花崗巖體NH4+多數(shù)為熱液來源，且NH4+交代鉀長石形成的水銨長石可作為一種十分靈敏的熱液活動(dòng)指示礦物。而后隨著現(xiàn)代火山研究的不斷發(fā)展，火山碎屑沉積物中出現(xiàn)水銨長石的報(bào)道不斷增多。例如Yang等（2001）在新西蘭Broadlands-Ohaaki地?zé)嵯到y(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)水銨長石與富銨伊利石共存于溫度大于200℃的透水?dāng)鄬訋е?。Carles Canet等（2015）在墨西哥Acoculco地?zé)釁^(qū)內(nèi)的受熱液改造的凝灰?guī)r與角礫巖中也發(fā)現(xiàn)了NH4+交代替換冰長石中K+形成水銨長石的現(xiàn)象，其與蛋白石、高嶺石、明礬石、富銨黃鉀鐵釩等礦物共生作為淺成熱液蝕變的指示性礦物。

2.成巖型水銨長石

成巖型水銨長石的發(fā)現(xiàn)得益于石油煤炭工業(yè)的發(fā)展。隨著二者的飛速發(fā)展，對于黑色巖系的研究更為精細(xì)化，從而使得黑色泥頁巖，暗色長石砂巖、含煤層中的水銨長石被不斷報(bào)道。成巖過程中的水銨長石常形成于低溫（<300℃），中壓（<200MPa）富銨、強(qiáng)還原環(huán)境。例如Ramseyer等（1993）在洛杉磯和圣華金盆地中的長石砂巖中，發(fā)現(xiàn)水銨長石作為早成巖期的標(biāo)志礦物，呈自生加大邊或沿微裂縫充填于破碎的鉀長石中。Laughnan等（1983）在澳大利亞昆士蘭油頁巖中發(fā)現(xiàn)了平均含量可達(dá)10%的水銨長石。其作為油頁巖開發(fā)過程中的副產(chǎn)物廣泛分布于層結(jié)湖底富銨泥巖中。近年來，在中國廣西中部沂山二疊系煤系中與出現(xiàn)了關(guān)于水銨長石的報(bào)道，其形成時(shí)間較長，在早成巖期到無煙煤高級煤化期內(nèi)均有產(chǎn)出（Dai S et al，2018）。

3.水銨長石研究新進(jìn)展

目前水銨長石的研究工作主要集中于2個(gè)方向，其一為人工合成水銨長石，探究其在不同溫壓條件下的晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變；其二為探究其與凝灰質(zhì)巖石之間的關(guān)系。人工合成水銨長石最早由Barker等（1964）利用NH4Cl溶液和鉀長石在550℃、2x108Pa合成。而后Voncken等（1988）利用A12O3·6SiO2（gel）、25%NaOH溶液在Cr/CrN，C/CH4控制氨逸度的條件下，在550℃-600℃、2x108Pa在5-18天的時(shí)間中合成了高純度水銨長石及少量貝得石。雖然人工合成的水銨長石與自然界中所發(fā)現(xiàn)的水銨長石晶胞參數(shù)相似，但其溫壓條件大都高于自然條件下的水銨長石產(chǎn)出條件。這可能暗示著自然界中鉀長石固定NH4+過程中的溫壓條件較為苛刻。Marfil R等（1998）在西班牙中三疊統(tǒng)富銨凝灰質(zhì)砂巖發(fā)現(xiàn)了水銨長石的蹤跡，其認(rèn)為水銨長石可能為火山玻璃在有機(jī)質(zhì)大量分解的富銨環(huán)境下經(jīng)過成巖作用轉(zhuǎn)變而來的。這一發(fā)現(xiàn)開拓了水銨長石形成的新類型，強(qiáng)調(diào)了火山-有機(jī)質(zhì)分解作用對于有機(jī)成因銨向無機(jī)成因礦物晶格富集的影響。

4.結(jié)束語

水銨長石作為富銨流體替換原始礦物成為進(jìn)入原始礦物晶格的一種形式。產(chǎn)出環(huán)境較為苛刻，需要酸性還原且有機(jī)質(zhì)的存在。按其成因可將其分為2類，即熱液型水銨長石和成巖型水銨長石。二者均可作為特殊地質(zhì)環(huán)境的指示性礦物。

對于石油勘探工作而言，黑色烴源巖中水銨長石的含量與總有機(jī)碳，生烴總量，氯仿瀝青“A”等有機(jī)地化指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系尚不清楚。故對于該方面的研究仍具有較大的探索空間。

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