海南岛排浦更新世现代白云岩特征及白云岩管成因探讨

海南岛排浦更新世白云岩系我国首次发现的现代白云岩。露头位于潮间-潮上带,剖面高约4米,分7层,白云石与陆源碎屑共生。经鉴定白云石为粉晶,具完好菱面体晶形,为含铁白云石,有序度0.4-0.64,为淡水白云石之特征。第三层中含有相当数量的白云岩管。岩管具圆及椭圆形管状,形态固定,大小相似,管壁光滑,单管状,管内白云石含量较管外高等特征,笔者认为其成因是虫孔先被方解石充填,成岩早期经白云石交代形成的。     

白云岩的成因研究现状及最新进展

白云岩是主要由白云石组成的碳酸盐岩,对其成因的研究一直是沉积岩石学的热点。主要有原生白云石直接沉淀、次生交代和其他成因模式。目前普遍接受的主流成因模式是白云岩由石灰岩经过变化而成的,即石灰岩白云石化。     

关于白云岩、白云石、白云岩化、白云石化和白云化等术语的辨析

白云岩是指以白云石为主要组分的碳酸盐岩,其中白云石矿物的含量应超过50%。在白云岩中常含有方解石、石膏等化学沉淀矿物,也可含有黏土、陆源砂、粉砂等。白云岩与石灰岩有相似的外貌,但白云岩与盐酸反应较石灰岩弱。白云石分子式是CaMg\[CO₃\]₂,其常含有Fe、Mn的类质同象混入物。白云石化,指方解石矿物中的钙离子部分地或全部地为镁离子代换,从而使方解石矿物转变为多镁方解石矿物或白云石矿物的作用,其英文术语为dolomitization。白云石化的结果可使石灰岩转变为白云石化的石灰岩或白云岩。由于白云石化的最终结果是石灰岩转变成白云岩,所以也可以把白云石化称作白云岩化。白云岩化的英文术语也是dolomitization。近几十年来,笔者基本上未使用白云石化和白云岩化这两个术语,而使用白云化这一笼统的或概括性术语代替白云石化和白云岩化。这样,许多有争议的问题就都避免了。白云石化作用、白云岩化作用、白云化作用,其含意与白云石化、白云岩化、白云化的含意相同。关于白云石和白云岩,在以前的英文文献中,均称作dolomite。近些年,一些作者用dolostone代表白云岩,而把dolomite仅限于白云石矿物。这是个很好的进展。近几十年来,笔者就是这么用的。现在,有些学者继续把dolomite兼指白云石和白云岩。可以这么兼指,只要把问题讲清楚就行。还有dedolomitization这一术语,其原意是去白云石化作用,指白云石中的镁离子被钙离子代换,从而使白云石矿物转变为多镁方解石矿物或方解石矿物的作用。其最终结果当然是白云岩转变为石灰岩。把它称作去白云石化或去白云岩化,均可。当然,笔者更倾向于把它称作去白云化。去白云石化作用、去白云岩化作用、去白云化作用,其含意与去白云石化、去白云岩化、去白云化的含意相同。看来,要把白云石化、白云岩化、白云化,去白云化、去白云岩化、去白云化,白云石、白云岩等术语的含意讲清楚,好似“绕口令”,令人不胜其烦。笔者建议：白云石（dolomite）专指矿物,白云岩（dolostone）专指岩石;白云化（dolomitization）兼指白云石化和白云岩化;去白云化（dedolomitization）兼指去白云石化和去白云岩化;“作用”二字要不要均可,不要更简单更好。     

新疆三塘湖盆地中二叠统芦草沟组湖相白云岩成因*

新疆三塘湖盆地中二叠统芦草沟组发育湖泊背景下的白云岩、灰岩、黑色泥岩、页岩及碎屑岩的互层沉积。白云岩主要有两类：一类为粉—泥晶白云岩,主要由含量约70％的泥晶白云石和含量约30％的粉晶白云石构成,白云石有序度为0.48,扫描电镜下主要有菱形、他形、球状和管状4种微形态,自形程度较好的菱形晶体多为含铁白云石;另一类为方沸钾长白云岩,主要由晶粒为0.08～0.35mm的细粒方沸石、泥晶钾长石（透长石）、泥晶白云石和铁白云石构成,个别为粗晶白云石,白云石有序度0.58。与粉—泥晶白云岩中的白云石相比,方沸钾长白云岩中的白云石以高的铁、锰含量为特征,扫描电镜下多为半自形的菱形晶体。两类白云岩中白云石的有序度均较低,且均为富Sr白云石,内部均缺乏次生交代证据。通过对两类白云岩成分、微量元素及稳定同位素的差异性分析,认为尽管两类白云岩都形成于浅—半深湖相强还原沉积环境,但是它们的形成机制有所不同,粉—泥晶白云岩具有原生沉淀白云石的特征,其中球状及管状的白云石可能与微生物吸附作用有关,而他形及菱形的白云石为直接沉淀的原生白云石;另一类方沸钾长白云岩中的白云石及铁白云石可能与湖底热泉的喷流沉积作用有关。     

“白云岩问题”与“前寒武纪之谜”研究进展

白云岩的成因是沉积学界倍受关注的研究主题;众多的白云岩化模式可以用来解释各种成岩白云岩的成因;然而原生白云岩的成因一直是困扰沉积学界的难题,被称为“白云岩问题”。究其原因主要在于：在近地表环境的常温、常压实验条件下不能生成完美有序的白云石矿物。近年来,野外观测和实验模拟研究发现某些微生物的生命活动可导致白云石于地表常温、常压条件下发生沉淀。如硫酸盐还原细菌和产烷菌的调节作用可以克服白云石晶核形成的动力学障碍,在这些厌氧菌的参与下,白云石晶核形成和沉淀并不需要高镁离子和过饱和状态的溶液环境。这种微生物学和沉积学的结合代表了一个新的研究方向,同时也为解决“白云岩问题”带来了新希望。泥晶白云岩化作用（mimetic dolomization）可以保留原矿物（文石或方解石）的晶形、原岩的微细组构,对解释地史时期保存原生构造的白云岩具重要的启示。“前寒武纪之谜”是指前寒武纪叠层石中缺乏钙化蓝细菌化石的现象。参与碳酸盐岩叠层石建造的微生物群组成可能随着地质历史的演化发生变化,蓝细菌在显生宙的叠层石建造过程中起主导作用,细胞体积更小的真细菌很可能是参与前寒武纪叠层石建造的主要微生物。     

白云岩成因的研究现状及相关发展趋势

白云岩占地壳沉积岩体积的20%,是碳酸盐岩地层中最主要的油气储渗体。白云岩成因是碳酸盐岩岩石学中最复杂、争论时间最久、最难解决的问题之一。根据机理的不同,当前各种主要的白云岩成因模式可划分为三大类:(1)原生白云石模式;(2)次生白云石化模式;(3)其他模式。虽然原生白云石的例子已被大量发现,但是,它们是否属真正的原生白云石仍将继续讨论下去。次生白云石化成因的实例远比原生白云石成因的多,这类模式可再细分为高盐度白云石化、低盐度白云石化、正常海水白云石化、热液白云石化等。其他模式主要有埋藏白云石化、生物白云石化、沉积—热液模式、玄武岩淋滤白云石化、出溶作用模式等。白云岩研究的热点问题及研究发展方向可以归纳为五个方面:全球气候变化与白云石化事件;大地构造环境和沉积作用对白云岩分布的控制;白云石化作用与层序地层学(相对海平面变化);新的研究手段的应用;“盖帽”白云岩。     

从3个科学理念简论沉积学中的 “白云岩问题”*

作为碳酸盐岩的重要类型,白云岩的成因机理和时空分布规律,一直是沉积学重要的研究主题之一。沉积学家已经建立了众多的白云石化模式,并用来解释各种白云岩的成因。然而,白云石在地表条件下的形成过程和机理,一直没有得到实验室条件下的模拟和证实,所以白云岩的成因就成为沉积学的难题,即沉积学中的 “白云岩问题”。白云岩形成的作用被简称为白云石化作用,同时作为碳酸盐岩成岩作用机制的类型之一,代表了科学理念的第1个变化;立足于前寒武纪白云岩原生沉积组构的精美保存,从早先的 “原生白云石沉淀”的假设到后期的 “拟晶白云石化作用”模式的提出,代表了科学理念的第2个重要变化;微生物作用有助于白云石沉淀而出现的 “微生物白云石化作用”的模式,似乎代表了沉积学家对沉积学中的 “白云岩问题”的探索和研究之中的第3个重要的科学理念进步。追逐上述科学理念的变化和进步,将会更加深入了解科学家们对 “白云岩问题”研究和探索的重要进展。     

准噶尔盆地东部中二叠统幔源热液沉积白云岩*

准噶尔盆地东部吉木萨尔凹陷中二叠统芦草沟组,沉积于陆内裂谷背景下岩浆—热液活动强烈的咸化湖盆中。在芦草沟组中发现一类与湖底热液活动有关的幔源热液沉积白云岩,包括方沸钠长白云岩、硅质白云岩与含水铵长石钠长白云岩。作者对该类白云岩开展微米级尺度的岩相学研究,结合同位素地球化学研究,探讨成矿流体性质与详细成因机理。岩矿特征和同沉积变形构造指示白云岩形成于沉积期。白云石为有序性较差的原白云石,呈微米级球状、葡萄状晶体,与方沸石、水铵长石、钠长石及玉髓等热液矿物彼此镶嵌结晶,高温下发生了白云石对钠长石碎屑的交代作用;白云岩锶同位素(平均为0.705 687)显示成矿流体中幔源组分较多;白云岩具有重δ¹³ C_PDB (平均为6.94‰)和轻δ¹⁸ O_PDB (平均为-8.12‰)。基于成矿流体由幔源热液与湖水混合的假设,利用δ¹⁸ O_PDB计算估计,研究区白云岩的形成温度较普通云质岩高25~50 ℃。研究表明白云石为幔源热液喷出湖底后直接沉淀形成,并提出可能的成因模式。热液沉积白云岩是一种不可或缺的白云岩成因类型,研究成果对促进人们理解白云石的形成规律、推动完善成因岩石学理论具有重要意义。     

与蒸发岩有关的台地型白云岩的成因：以波兰北部Leba高地主白云岩为例

波兰北部蔡希施坦统(P_2)主白云石碳酸盐的白云石化作用发生在准同生和(或)早期成岩作用阶段。盆地相白云石有序性良好且具有化学计量,而这里的台地型白云石有序性很差且通常不具化学计量。所采集的大多数样品与其它蔡希施统碳酸盐一样也高度富集~(13)C。δO~(18)值变化范围很大,从—511‰～+7.4‰所分析的白云岩具有同位素分带性。同位素特征值表明,白云岩形成于大气水、海水知可能的海成或陆成的蒸发卤水。一旦白云石化作用发生,其反应进程就与白云石化卤水的成分演化无关了。卤水的演化能用以解释泻湖白云岩的产出状态,即其剖面上部发育有良好的六面体晶形,而剖面的下部白云石已明显溶解。结晶分带表明白云岩最初是在超盐度的水中生长,这种超盐度水逐渐被淡水稀释。有同位素证据表明大陆水曾迁入盆地,其时间为主白云岩沉积末期的海平面下降时期。淡水对同沉积白云石化作用的影响,在主白云岩中表现十分明显,其它与蒸发岩有关的白云岩可能会有类似的特征。     

新近纪海平面变化对白云石化的控制及对古老层系白云岩成因的启示

西沙群岛埋藏较浅的新近系白云岩主要发育在风化壳之下,沉积时处于海平面下降旋回,白云石化作用受海平面变化的控制。白云石化层段对应较低的温度和较高的盐度,冰期导致海平面下降并致海水浓缩,由此引起白云石化作用。冰期/间冰期的交替引起海平面变化并导致海水的性质周期性改变,最终引起白云石化作用也周期性地发生,从而导致白云岩与石灰岩周期性叠置。将新近系白云岩与古老层系白云岩的成因对比分析认为:通常认为的大面积分布的古老层系埋藏成因白云岩可能是准同生期因海水浓缩而形成的,只是遭受了埋藏流体改造而显示出埋藏白云石化特征。研究发现,西沙群岛新近系风化壳之上的石灰岩与风化壳之下的白云岩,孔隙类型及孔隙度几乎完全一样。     

中扬子台地北缘灯影组白云岩研究

研究区白云岩成因类型可划分出准同生白云石化、回流渗透白云石化、混合水白云石化、压溶白云石化和埋藏白云石化。本文详细研了各成因类型的白云岩矿物岩石学特征和地球化学特征，重点探讨了埋藏白云石化Ｍｇ２＋来源及其搬运机理。认为埋藏白云石化Ｍｇ２＋来自粒间残留古海水，迁移机制与地下异常高压孔隙流体的驱动和襄樊－广济同沉积断裂的活动有关。五类白云岩中以混合水白云石化和埋藏白云石化的岩石类型储集性能最好。     

塔里木盆地柯坪-巴楚地区下古生界白云岩类型和白云岩化模式

白云岩储层是塔里木盆地柯坪-巴楚地区下古生界油气勘探的重要目的层.通过系统野外露头观察采样以及室内薄片岩石类型鉴定和地球化学测试来探讨白云岩的成岩作用机理,得出如下认识:研究区下古生界白云岩根据其结构成因可以分为8种类型:微-粉晶白云石型、具原生灰岩残余结构白云石型、细晶直面自形-半自形漂浮基质白云石型、细晶直面半自形...     

豫西南淅川震旦系灯影组白云岩特征及成因分析

晚前寒武纪扬子克拉通及其周缘保存了一套比较完整的白云岩地层（灯影组）。扬子北缘（南秦岭） 地区的灯影组白 云岩与典型灯影组白云岩在成岩组合和沉积序列有较大差别,有待进一步研究。该研究在野外剖面实测、镜下鉴定基础 上,运用阴极发光和X射线衍射有序度分析对扬子北缘（南秦岭） 淅川地区灯影组白云岩进行了岩石学分类及成因机制研 究。研究区灯影组白云岩类型主要为泥—粉晶他形白云岩、细晶自形—半自形白云岩、以中—粗晶白云石为主的细—粗晶 半自形—他形白云岩、鞍形白云岩和岩溶角砾白云岩。其中泥—粉晶他形白云石为准同生阶段蒸发海水白云石化作用产 物;细晶自形—半自形白云石形成于早成岩浅埋藏阶段,成岩过程与蒸发海水回流渗透白云石化作用有关;细—粗晶半自 形—他形白云石和鞍形白云石属晚成岩期中—深埋藏环境下由碳酸盐岩矿物经过热液白云石化或重结晶作用所形成;岩溶 角砾白云岩是通过白云岩层的溶蚀—垮塌和砾间胶结作用形成。因此,由于相对海平面升降、上覆地层沉积厚度增加引起 的成岩环境变化以及后期流体的改造作用促使了研究区不同类型白云岩的发育。     

塔里木盆地柯坪地区中寒武统藻白云岩去白云岩化研究

对塔里木盆地柯坪地区中寒武统去白云岩化现象进行了研究。去白云岩化限于渗透性较好的藻白云岩,并且只有靠近含膏层段的藻白云岩才发生去白云岩化。从微观上看,发生去白云岩化的藻灰岩与藻灰云岩含有明显的去白云岩化交代残余,白云石残余呈碎斑状或树枝状。树枝状白云石残余含有大量的方解石包裹体,同时具有较高的Ca/Mg比,为高钙白云石,去白云岩化较彻底,形成藻灰岩;碎斑状白云石残余成分较均一,接近化学计量白云石(Ca/Mg比接近1),去白云岩化程度较弱,形成藻灰云岩。藻灰云岩的δ18O值(平均值为-6.7‰)明显低于邻近的白云岩(平均值为-5.3‰),同时高于藻灰岩(平均值为-9.5‰)。与未发生去白云岩化的藻白云岩相比,藻灰岩与藻灰云岩的孔隙度要明显降低。     

豫西南淅川震旦系灯影组白云岩特征及成因分析

晚前寒武纪扬子克拉通及其周缘保存了一套比较完整的白云岩地层（灯影组）。扬子北缘（南秦岭） 地区的灯影组白 云岩与典型灯影组白云岩在成岩组合和沉积序列有较大差别，有待进一步研究。该研究在野外剖面实测、镜下鉴定基础 上，运用阴极发光和X射线衍射有序度分析对扬子北缘（南秦岭） 淅川地区灯影组白云岩进行了岩石学分类及成因机制研 究。研究区灯影组白云岩类型主要为泥—粉晶他形白云岩、细晶自形—半自形白云岩、以中—粗晶白云石为主的细—粗晶 半自形—他形白云岩、鞍形白云岩和岩溶角砾白云岩。其中泥—粉晶他形白云石为准同生阶段蒸发海水白云石化作用产 物；细晶自形—半自形白云石形成于早成岩浅埋藏阶段，成岩过程与蒸发海水回流渗透白云石化作用有关；细—粗晶半自 形—他形白云石和鞍形白云石属晚成岩期中—深埋藏环境下由碳酸盐岩矿物经过热液白云石化或重结晶作用所形成；岩溶 角砾白云岩是通过白云岩层的溶蚀—垮塌和砾间胶结作用形成。因此，由于相对海平面升降、上覆地层沉积厚度增加引起 的成岩环境变化以及后期流体的改造作用促使了研究区不同类型白云岩的发育。     

四川盆地东南缘下志留统龙马溪组白云岩特征及成因分析

发育在前寒武系—古生界、中生界黑色页岩中的白云岩夹层常见，但研究甚少，对其特征和成因不甚明晰。位于四川盆地东南缘的黔北地区广泛发育龙马溪组黑色页岩，在桐梓赵家湾、桐梓白杨树等剖面见页岩中夹中层状深灰色白云岩，笔石种属鉴定显示白云岩沉积于龙马溪组第5段笔石层(LM5)。本次研究利用显微薄片观察及扫描电镜、阴极发光、电子探针、微量元素、碳氧同位素等测试分析，对该套白云岩进行了岩石学、矿物学和地球化学研究。测试结果表明，桐梓白杨树剖面中白云岩呈纹层状产出，为泥晶—粉晶白云岩，粉晶白云石常具环带结构，在镜下可见“雾心亮边”结构。在阴极发光下白云石整体发光性较差，个别晶体发暗红色光。白云岩的碳、氧同位素均负偏于同时期海水，δ¹⁸O负偏程度更大，推测为受到埋藏作用的影响。电子探针测试显示白云石的“雾心亮边”所含成分不同，“亮边”中FeO和MnO含量更高，显示为两期白云石化作用的产物。白云岩的亚毫米极纹层可能显示着微生物/有机质作用下原生白云石沉淀，在埋藏过程中白云石发生重结晶，在此过程里铁、锰元素加入，从而形成交代成因的含铁白云石及铁白云石，交代不彻底者具“雾心亮边”或环带结...     

塔里木盆地下奥陶统白云岩类型及其成因*

下奥陶统白云岩是塔里木盆地最现实的重点勘探领域。文中在分析塔里木盆地早奥陶世构造、沉积及古气候等地质背景的基础上,以前人对白云岩的结构分类为基础,从白云岩发育产状出发,将塔里木盆地下奥陶统白云岩划分为灰岩中零散白云石、灰岩中斑状白云石、层状白云岩和沿断裂分布白云岩4类,白云石含量层位上自下而上具有总体减少的趋势。各类白云岩在岩石学特征和发育分布上具有较为明显的差异,局部可重叠出现。灰岩中零散白云石和斑状白云石的岩石学和地球化学及发育分布特征均反映其主要由浅埋藏白云石化作用形成;层状白云岩和沿断裂分布白云岩形成于中深埋藏白云石化作用;各类白云岩的产状特征差异受控于沉积期海平面变化、海水性质及埋藏条件等因素。沿断裂分布白云岩的形成和分布与断裂密切相关,是重要的储集岩石类型。白云岩储集层的形成主要是后期改造的结果,埋藏白云石化作用并未对大规模白云岩储集层的形成起到建设性作用,伴生或后期流体再运移导致的溶蚀作用为其主要成因。     

试论块状白云岩的混合水成因模式

通过沉积相、岩石学、矿物学、氧碳同位素和微量元素特征研究,证明块状白云岩的混合水白云石化作用是一个包括交代、重结晶调整和溶蚀充填作用的复杂水-岩反应过程,提出块状白云岩的混合水成因模式。白云石化过程主要受混合水带的孔隙水盐度变化控制,在侧向加积变浅的浅海碳酸盐沉积体系中,混合水带由陆向海方向迁移引起的孔隙水盐度由高向低变化,是控制白云石化过程的水文动力因素。     

东地中海黎凡特盆地白垩纪阿尔布期白云岩成因研究

“白云岩问题”一直是碳酸盐岩研究的热点问题。镁作为白云石的主量元素之一,其同位素组成包含了白云岩化过 程和白云岩沉积环境的信息。本文以以色列黎凡特盆地早白垩世末阿尔布期（~100 Ma）Givat Ye’arim组和Soreq组白云岩 为研究对象,在岩石学、微量元素和C-O-Sr同位素地球化学研究基础之上,开展了高密度镁同位素分析。结果显示白云岩 主要由半自形-自形的泥微晶白云石组成,岩性致密,后期成岩改造作用较弱,因此元素及同位素组成基本可以反映原始 白云岩化流体的地球化学特征;C-Sr同位素组成与Albian期海水保持一致,表明同期咸化海水是白云岩化流体并为白云石 形成提供镁离子;白云岩δ26Mg值稳定在-2.0‰左右,没有明显的垂向差异,表明白云岩化过程中咸化海水供应充足,流体 以渗流方式而不是以扩散方式在松散沉积物中运移,孔隙水化学组成相对均一,白云岩镁同位素组成得以与同期海水相平 衡。白云岩中陆源风化指示元素Rb和ΣREE以及海水盐度指标Na元素含量表现出多期旋回性变化,反映半封闭体系对周期 性气候和环境变化的响应,然而垂向上稳定的白云岩δ26Mg值表明区域性的气候变化不会显著改变沉积盆地体系中的镁同位 素组成,因此对于地质历史时期在半局限海洋环境中沉积的巨厚白云岩而言,其镁同位素组成可以用来示踪全球海水镁同 位素波动。     

塔里木盆地下古生界白云岩类型及成因*

塔里木盆地下古生界白云岩勘探潜力巨大。在下古生界构造演化、沉积背景分析的基础上, 结合前人的白云岩分类方案, 首先根据形成时期将塔里木盆地下古生界白云岩分为准同生白云岩和准同生后白云岩两大类。在此基础上, 综合运用岩心、薄片、阴极发光、扫描电镜、碳氧稳定同位素资料, 对上述两类白云岩进一步细分。其中准同生白云岩, 可进一步分为云坪型准同生白云岩、潟湖型准同生白云岩与微生物白云岩, 云坪型、潟湖型准同生白云岩是在准同生阶段由蒸发泵白云化形成的;本次研究首次在膏模孔内发现完整哑铃状白云石, 拓宽了微生物白云岩的存在范围。准同生后白云岩包括浅埋藏白云岩、中—深埋藏白云岩和热液白云岩3类, 浅埋藏白云岩由调整白云化及渗透回流白云化形成;中—深埋藏白云岩主要为埋藏白云化的产物;热液白云岩由沿断裂或裂缝的热液白云化所形成。