渤海湾盆地北塘凹陷古近系沙河街组三段白云岩中有多种矿物,X射线衍射(XRD)分析识别出的主要矿物有白云石、方沸石、石英、长石、黏土矿物、黄铁矿及方解石等,其中方沸石平均含量达38.8%。根据钻井岩心、岩石薄片、扫描电镜、电子探针和地球化学分析等资料,对沙三段白云岩中方沸石的矿物特征进行详细描述并探究其成因。结果表明,沙三段白云岩中的方沸石有2种分布样式,分别是纹层型和充填型,其中前者多与白云石互层、呈纹层状,偶见似结核状;后者形成较晚,方沸石以填隙物形式充填在裂缝、孔隙之中。这2种方沸石的存在形式、晶体形态、伴生矿物各不相同,其中纹层型方沸石多与白云石共生,晶体粒径小于0.04mm,为泥晶结构;充填型方沸石多与黄铁矿、有机质共生,晶体粒径大于0.04mm,为粉晶结构。根据主、微量元素及碳、氧同位素分析结果,计算出古盐度平均为28.8‰,Sr/Ba值平均为2.93,表明渤海湾盆地北塘凹陷沙河街组三段沉积时期为碱—咸溶液沉积环境,具备形成方沸石的条件。电子探针测试的Si/Al值表明,这2类方沸石母质来源不同,纹层型方沸石母质为黏土矿物,而充填型方沸石母质与热液有关。与国内含方沸石白云岩的盆地进行对比,并从岩石学特征、形成温度等方面进行分析,认为研究区方沸石有2种成因,其中纹层型方沸石是同生成岩阶段的产物,而充填型方沸石则受到热液流体的影响。