行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
Na
2O-K
2O-Al
2O
3-SiO
2系合成沸石之研究：
（三）albite-orthoclase-SiO
2系合成沸石
計畫類別：個別型計畫
計畫編號：NSC 90-2116-M-002-016
執行期間：90 年 8 月 1 日至 91 年 7 月 31 日
計畫主持人：羅煥記
計畫參與人員：李麗君
陳惠芬
林義傑
執行單位：台灣大學地質科學研究所
中 華 民 國 91 年 10 月 30 日
行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
計畫名稱：
Na
2O-K
2O-Al
2O
3-SiO
2系合成沸石之研究：
（三）albite-orthoclase-SiO
2系合成沸石
計畫編號：NSC 90-2116-M-002-016
執行期間：90 年 8 月 1 日至 91 年 7 月 31 日
計畫主持人：羅煥記
計畫參與人員：李麗君
陳惠芬
林義傑
執行單位：台灣大學地質科學研究所
一、摘要 本實驗以 Albite-orthoclase-SiO2系 的合成玻璃為材料，在鹼性溶液中， 進行鉀鈉沸石的合成研究。實驗在飽 和蒸汽壓反應器中進行，溫度在 100 ～ 200 間，溶液濃度為 0.1 ～ 1 M， 時間為 1～60 天。 實 驗 結 果 顯 示 ， 含 鉀 高 的 鉀 長 石，在海洋環境下，易形成 phillipsite 與 chabazite，而在海洋與鹽湖環境下， 可形成 merlinoite，此與野外觀察吻合。 含 高 鈉 的 鉀 長 石 ， 在 海 洋 環 境 下，可合成 gobbinsite，在海洋與鹽湖 環境下，易合成 analcime，此等沸石常 見於鹼性玄武岩。 關鍵詞：鉀長石，合成玻璃，鹼性溶 液，沸石 AbstractSynthetic glasses with the compositions of albite-orthoclase-SiO2
system were used as starting materials to synthesize zeolites in alkaline solutions. Experimental conditions were set as: vapor pressures, 100 ~ 200 , solution concentrations of 0.1 ~ 1 M, and 1 ~ 60 days.
Experimental results indicate that phillipsite and chabazite, and merlinoite are easy to be synthesized from high K alkali feldspar in marine and salt lake environments, respectively. This is agreed with field observations. On the other hand, gobbinsite and analcime are
easy to be synthesized from Na-rich alkali feldspar in marine and salt lake environments. These zeolites are commonly found in alkali basalts.
Keywords: alkali feldspar, synthetic glasses, alkaline solution, zeolites
二、緣由與目的
Na2O-K2O-Al2O3-SiO2系，包括了
鈉 沸 石 （ Na-zeolites ）， 鉀 沸 石 （ K-zeolites ） 及 鉀 鈉 沸 石 （K-Na-zeolites）等重要沸石。前述沸 石約佔天然沸石的 1/3。因此，此系對 研究沸石非常重要，本研究乃以此系 用天然條件做合成實驗來探討沸石的 成 因 。 前 述 系 統 ， 可 分 為 Na2O-Al2O3-SiO2，K2O-Al2O3-SiO2 及
Na2O-K2O-Al2O3-SiO2等三系來研究。
本計畫即以最後一系為研究對象。 本計畫模擬天然條件，以玻璃和 天然水（海水和鹽湖水）反應來合成 沸石，目的在了解天然沸石的形成與 岩石中鉀鈉長石的關係。 三、結果與討論 本 實 驗 合 成 的 沸 石 包 括 ： phillipsite ， merlinoite ， analcime ， gobbinsite，zeolite-p 及 chabazite。 Phillipsite 與 merlinoite 二種沸石 在鉀含量較高的玻璃中容易合成，但 鈉高時有利於 phillipsite 的合成，而鉀 高時卻有利於 merlinoite 的形成。玻璃 成 分 相 同 ， 含 鈉 的 溶 液 易 合 成 phillipsite，但在 Na2CO3溶液中只能合 成 merlinoite，而含鉀的溶液易合成 merlinoite 。 Phillipsite 在 較 低 溫 （110 ~180 ）合成，反之，較高溫 時（150 ~210 ）有利於 merlinoite 形 成。 Analcime，gobbinsite 及 zeolite-p 三種沸石，在鈉含量較高的玻璃中， 容易合成，但 analcime 也可在鉀含量 高的成分中形成，而 gobbinsite 則只能 在含鈉的成分中合成，zeolite-p 合成的 成分則隨溶液的種類而改變。玻璃成 分 相 同 時 ， 含 鈉 的 溶 液 易 合 成 analcime，gobbinsite 及 zeolite-p，其中 gobbinsite 只能在高濃度的鈉溶液中形 成，而在 Na2CO3 溶液中，則只合成 analcime 和 zeolite-p，但含鉀的溶液中 只 能 合 成 analcime 。 Gobbinsite 和 zeolite-p，在較低溫（110 ~150 ）合 成 ， 而 analcime 則 在 較 高 溫 （150 ~210 ）形成。 Chabazite 在鉀含量較高的玻璃中 容 易 合 成 。 在 鹼 性 溶 液 中 有 利 於 chabazite 的形成，但在 Na2CO3溶液中 未能形成。Chabazite 適於在較低溫 （110 ~150 ）合成。 實驗結果顯示，含鉀較高的鉀長 石，在海洋環境下，易形成 phillipsite， 含鉀偏高的鉀長石，在海洋與鹽湖環 境下，則易形成 merlinoite，此與野外 觀 察 吻 合 （ Hay & Iijima, 1968; Sheppard & Gude, 1969; Passaglia et al., 1977; Hay, 1978; Gottardi & Obradovic, 1978; Alberti et al., 1979）。
高鈉的鉀長石，在海洋環境下， 合成 gobbinsite，在海洋與鹽湖環境 下，則易形成 analcime。由於此兩種沸 石均在高鈉的條件下形成，因此，常
見於鹼性玄武岩中（Hay, 1966; Kostov, 1970; Surdam & Sheppard, 1978; Utada, 1980; Nawaz & Malone, 1982）。
高鉀的鉀長石，在海洋環境下， 易合成 chabazite，因此，該沸石常見 於海洋沉積的酸性凝灰岩（Passaglia & Vezzalini, 1984）。 四、成果自評 （一）研究內容完全依計畫進行。 （二）預期目標已完全達成。 （三）本研究成果可發表於國際 優良期刊。 五、參考文獻
Alberti, A., Hentschel, G.. and Vezzalini, G.. (1979) Neues Jahrb. Miner. Monatsh, 481-488.
Gottardi, G.. and Obradovic, J. (1978) Fortschr. Miner., 316-366.
Hay, R. (1966) Geol. Soc. Am. Spec. Pap., 1-130.
Hay, R. L. (1978) Natural zeolites, 135-144.
Hay, R. L. and Iijima, A. (1968) Geol. Soc. Am. Mem., 331-376.
Kostov, I. (1970) Bull. Geol. Inst. Bulgar Acad. Geochim. Min. Petr., 235-241.
Nawaz, R. and Malone, J. F. (1982) North Ireland Min. Mag., 365-369. Passaglia, E., Pongiluppi, D. and Rinaldi,
R. (1977) Neues Jahrb. Miner. Monatsh., 355-364.
Sheppard, R. A. and Gude, A. J. ( 1969) U.S. Geol. Surv. Prof. Pap., 634. Surdam, R. C. and Sheppard, R. A.
(1978) Natural zeolites, 145-174. Utada, M. (1980) Japan Min. Geol. Spec.
