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。     

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。     

“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。     

对白云岩形成机理的再认识

在碳酸盐岩体系中,白云岩通常能形成最好的储层。对白云岩成因演化和储层展布的认识直接决定勘探部署。而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两大类:原生白云石模式和次生白云石化模式。虽然原生白云石的例子已被大量发现,但它们是否属真正的原生白云石仍需后续研究;理清白云岩成因问题,对认识白云岩及其相关的碳酸盐岩储层的油气勘探工作尤为重要。     

微生物白云岩形成机理、识别标志及存在的问题

关于白云岩成因,前人提出了多种机理,但许多机理并没有过硬的证据,难以令人信服.近些年的研究表明,白云石借助微生物的作用在常温下可以沉淀出来,形成微生物白云岩.模拟实验证明了这种机理的正确性.微生物白云岩的发现表明,自然界中可以存在原生白云岩,因此具有重要科学意义.实验表明,多种微生物可形成白云岩.文章主要描述了其中4类...     

微生物诱导白云石沉淀研究进展及面临的挑战

白云岩成因机理一直是地质学家们关注的焦点,微生物诱导沉淀白云石模式是对"白云岩问题"的重要补充.一方面,微生物作用能显著改善邻近水体化学条件,形成利于白云石沉淀的微环境;另一方面,微生物及代谢产物为白云石沉淀提供成核位点.两者共同克服低温白云石沉淀的动力学障碍.但对于古老地层而言,判识白云石是否为微生物成因具有难度,目...     

微生物白云岩模式研究进展

白云石（岩）问题一直是沉积学领域长期关注的研究主题之一。近年来,在研究含有白云石的现代自然环境和促进原生白云石的沉淀实验中,都加入了微生物因素,并取得了令世人关注的效果,这无疑为白云石（岩）的成因研究提供了新思路与新途径。在前人研究基础上,总结现有的观察资料和实验结果,将微生物促进白云石沉淀的机理模式归纳为厌氧模式和需氧模式2种,并分别介绍这两种模式中硫酸盐还原细菌、产甲烷菌和嗜盐好氧细菌促进白云石沉淀的机理;与微生物相关的矿物形态学特征中,球形和哑铃形白云石及白云石最初的成核阶段所形成的纳米球粒状结构具有一定代表意义,尤其是纳米球粒状结构可以作为生物矿物学上微生物白云石的标志性结构。通过这些特殊的形态特征来寻找微生物作用的证据,或可为古代相似成因白云石（岩）的成因研究提供一种标志。     

湖相原生白云石的微生物成因机理探讨

近年来,随着对微生物白云石模式研究的不断深入,为解释"白云石问题"提供了新思路。前人对微生物白云石成因研究侧重于微生物对未固结沉积物的改造,即有机准同生白云石化作用,这与实验室中以微生物为媒介形成的"有机原生白云石"在成因机理上存在差异。笔者将微生物白云石机理引入湖相原生白云石成因解释中,认为在湖水—沉积物交界处也会发生微生物成因的原生白云石沉淀,即有机原生白云石。湖水与沉积物交界处的微环境存在明显区别,总体可分为有氧和缺氧2种亚环境,不同亚环境中生活有不同的微生物群落。根据湖泊亚环境特性和微生物种类及其在白云石形成过程中所发挥的作用,可以区分出细菌有氧氧化模式、硫酸盐还原模式和产甲烷模式3种微生物白云石模式。不同模式对应于不同的湖泊环境:细菌有氧氧化模式主要发生于有氧、高Mg/Ca值的咸水/盐湖环境;硫酸盐还原模式主要发生于缺氧、高Mg/Ca值的咸水/盐湖环境;产甲烷模式主要发生于缺氧、低Mg/Ca值的淡水/咸水湖环境。另外,还探讨了pH值变化、SO_4~(2-)的存在和硫化物对镁水合物脱水的影响以及微生物白云石沉淀的环境因子。对微生物成因的原生白云石模式的深入认识,将为湖相白云石成因研究提供新的理论基础和研究思路。     

湖相白云岩成因模式及其储集性

湖相白云岩的成岩作用是非常规油气储层中非常活跃的话题,其成因模式以及储集性的研究对以碳酸盐岩为储层的油气勘探具有重要意义。通过综述前人关于湖相碳酸盐岩领域的研究成果,总结出以下几点:湖相白云岩成因模式主要有原生生物成因、准同生成因以及热液成因;湖相白云岩的储集空间类型包括以生物体腔孔为代表的原生孔、酸性流体作用下形成的溶蚀孔洞、白云石化作用或重结晶作用形成的晶间孔以及构造应力作用下形成的裂缝等4大类;其物性和孔隙结构分别受控于沉积环境及生物种类、酸性流体的溶蚀能力、白云岩化模式以及构造活动强度和岩石脆性等。以上研究成果可为湖相碳酸盐岩,乃至其他成因的碳酸盐岩物性影响因素以及油气地质意义研究提供借鉴参考。     

白云岩有机成因模式:机制、进展与意义

白云岩是一种常见的碳酸盐岩,它广泛分布在古代碳酸盐岩台地中,却很少见于全新世沉积物中,这构成了一个未解之谜。近20多年的研究成果表明,早期成岩过程中微生物参与的硫酸盐还原反应、甲烷生成和厌氧氧化反应以及有氧呼吸作用能够促进白云石的沉淀:细菌细胞和胞外聚合物(EPS)带有负电荷,能够聚集溶液中Mg2+和Ca2+;同时上述氧化还原反应产生HCO3-,提高了孔隙水中反应物的浓度;这样在细菌细胞周围形成一个对白云石超饱和的微环境,有利于白云石的沉淀。这是一种新的白云石成因模式,微生物活动和有机质是影响白云石形成最重要的因素,特殊的球状形态和碳同位素特征是鉴别有机成因白云石的重要标志。白云岩有机成因模式为认识地质历史时期大套白云岩的成因、探索"白云岩之谜"提供了新的思路。     

微生物成因白云石研究进展

"白云岩问题"一直是沉积地质学研究的热点和难点之一,白云岩在我国和世界范围内都是重要的油气储层。因此,深入认识白云岩成因对于碳酸岩油气勘探具有重要参考意义。白云岩成因有多种解释模式,如萨布哈蒸发模式、渗透回流模式、埋藏调节模式、混合水模式、潮汐泵模式等。近几十年来,随着低温白云石研究的不断深入,微生物白云石模式作为一种新的成因模式被提出并不断被完善。本文回顾了微生物成因白云石的研究进展,总结了低温白云石形成的3个动力学障碍(镁离子的高水合能、硫酸根的存在、碳酸根离子的低浓度和低活度),简要介绍了微生物成因白云石模式的建立、微生物成因白云石的生长过程及发育特征,系统分析了微生物在白云石形成过程中的调节作用,指出微生物(如硫酸盐还原菌、古甲烷菌)的存在可以改变溶液中的离子平衡,进而有利地克服白云石形成过程中的动力学障碍,并列举了低温微生物成因白云石的氧同位素指标在古温度恢复和过去气候变化研究中的应用,最后对微生物成因白云石相关研究方向(如多学科交叉、新技术应用等)加以展望。对微生物成因白云石模式的深入认识,将为正确解释"白云岩问题"提供新的途径,也将为石油学家关心的白云岩储层问题提供新的理论基础和研究思路。     

白云岩成因相关问题及主要形成模式

在综述白云岩成因研究历程和最新成果的基础上,总结阐述了与之相关的4个方面的问题:①尽管白云岩原生沉淀与次生交代成因分歧依旧,但越来越多的证据表明白云岩的形成以次生交代为主;②白云石难以直接沉淀的原因是受结晶动力学条件制约,而非热力学因素;③控制次生交代强度和规模的关键条件是富Mg流体的来源及其量的大小;④微生物活动很可能有助于白云岩的形成。关于白云岩化模式,其核心是构建富Mg流体与先成钙质碳酸盐岩相互作用的条件与场所,其中浓缩正常海水模式、萨布哈模式、混合水模式和埋藏白云岩化模式等具有一定的普遍性。理清白云岩成因问题,对于认识以白云岩及其相关的碳酸盐岩为储层的油气勘探工作尤为重要。     

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...     

海底冷泉环境中的白云石(岩)研究现状

白云岩成因问题一直是个未解之谜,近年提出的微生物成因模式受到了广泛关注。白云石在现代和古代冷泉环境中普遍发育,以白云石为主的冷泉白云岩主要呈烟囱状和管状产出,微观上可见菱形白云石,也有梭形和哑铃状的白云石。冷泉白云石碳同位素值变化较大,指示了可能主要来源于冷泉渗漏甲烷、海水溶解无机碳、有机质氧化和产甲烷残余的CO2等,而氧同位素值的变化可能与甲烷水合物的生成与分解、黏土矿物的脱水和沉积温度等有关。半封闭的冷泉渗漏环境中的微生物甲烷缺氧氧化和硫酸盐还原作用可能有利于白云石的沉淀。与微生物实验相结合的冷泉白云岩研究可能是"白云岩问题"取得突破的新方向。     

湖相原生白云石的微生物成因机理探讨*

近年来,随着对微生物白云石模式研究的不断深入,为解释“白云石问题”提供了新思路。前人对微生物白云石成因研究侧重于微生物对未固结沉积物的改造,即有机准同生白云石化作用,这与实验室中以微生物为媒介形成的“有机原生白云石”在成因机理上存在差异。笔者将微生物白云石机理引入湖相原生白云石成因解释中,认为在湖水—沉积物交界处也会发生微生物成因的原生白云石沉淀,即有机原生白云石。湖水与沉积物交界处的微环境存在明显区别,总体可分为有氧和缺氧2种亚环境,不同亚环境中生活有不同的微生物群落。根据湖泊亚环境特性和微生物种类及其在白云石形成过程中所发挥的作用,可以区分出细菌有氧氧化模式、硫酸盐还原模式和产甲烷模式3种微生物白云石模式。不同模式对应于不同的湖泊环境: 细菌有氧氧化模式主要发生于有氧、高Mg/Ca值的咸水/盐湖环境;硫酸盐还原模式主要发生于缺氧、高Mg/Ca值的咸水/盐湖环境;产甲烷模式主要发生于缺氧、低Mg/Ca值的淡水/咸水湖环境。另外,还探讨了pH值变化、SO42-的存在和硫化物对镁水合物脱水的影响以及微生物白云石沉淀的环境因子。对微生物成因的原生白云石模式的深入认识,将为湖相白云石成因研究提供新的理论基础和研究思路。     

镁同位素示踪白云石化流体迁移路径——以四川盆地石炭系黄龙组为例

镁(Mg)是组成白云石的核心元素,直接参与了白云石化过程,因此白云岩Mg同位素能够用于示踪白云岩成因和白云石化流体迁移路径。四川盆地东部上石炭统黄龙组白云岩发育,也是重要储集层。通过对黄龙组连续取芯的七里53井开展详细的沉积学研究,系统选取样品开展元素地球化学和Mg同位素分析,发现Mg同位素波动变化与沉积旋回存在密切关联,旋回边界为白云石化流体迁移界面,即白云石化流体迁移通道;依据Mg同位素值垂向演化规律,识别出黄龙组白云岩5个流体交换界面通道,逐层白云石化。因此,厚层白云岩是由若干个薄层灰岩层逐层白云石化叠加而成。这一发现为预测白云岩成因及储层分布提供了重要理论依据。     

四川盆地震旦系白云岩成因研究

自然界有无原生沉淀白云岩成为白云石成因研究中长期争论的话题.迄今为止,在世界范围内对白云石成因机制尚没有完善的科学答案.有趣的是前寒武纪全球广泛发育白云岩,而寒武纪以来形成的白云石很少.目前很少有文章涉及这未解之谜.本文选择了四川盆地震旦系藻白云岩和非藻白云岩,将宏观全球构造、板块运动观点与微观先进分析方法相结合,对白云石形成的地质构造背景、水介质条件、成因机制进行了深入讨论,提出藻白云岩,微、泥晶白云岩为原生(或准同生)形成,纯细晶白云岩为早期成岩白云石化作用形成,含硅细晶白云岩为埋藏环境白云石化作用形成的认识,并首次应用晶胞参数和结晶有序度判别原生和次生白云石.     

会泽铅锌矿床“HTD”白云岩厘定

<正>白云岩按成因模式可以分为原生白云岩模式、次生白云岩模式(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)及其他模式(韩林,2006)。HTD是指受断裂构造控制的热液白云石化作用,是富镁热液在温度和压力升高的埋藏条件下沿着拉张断层、转换断层或断裂系统上升,碰到渗透性差的隔挡层后侧向侵入到渗透性好的围岩中形成白云石作用(李     

四川汉源-峨边地区上震旦统灯影组藻白云岩特征及成因研究

"藻白云岩"术语的提出已有五十年历史,震旦系藻白云岩以其巨大的厚度,精美的原生结构、构造,以及丰富的微生物化石和矿产资源而闻名,但至今其成因仍存在争议。以四川汉源-峨边地区上震旦统灯影组藻白云岩为研究对象,对其宏观的剖面、岩石学、原生构造特征,微观的白云石和微生物化石形态、原生结构特征,以及相应的地球化学特征进行了详细研究。结果表明:研究区灯影组藻白云岩为一套在潮坪和潟湖环境下形成的微生物（碳酸盐）岩的岩石类型组合,以藻黏结型的叠层状、纹层状、葡萄状和均一状（藻）白云岩为主要的次级类型;藻白云岩中主要发育原生的隐晶状微生物白云石和次生的纤维状拟晶白云石,其形成与蓝细菌、硫酸盐还原细菌、中度嗜盐好氧细菌和红藻等微生物的矿化作用密切相关:沉积-同生阶段,主要由微生物诱导矿化作用形成大量纳米似立方体粒状和（亚）微米级片状微生物白云石,同时共（伴）生纤维状文石和高镁方解石;同生-准同生阶段,主要由微生物影响矿化作用形成纳米球粒状和微米级不规则状、球状和卵状微生物白云石,同时纤维状文石和高镁方解石因微生物催化矿化作用和拟晶白云石化作用形成纤维状拟晶白云石;随后微生物白云石与拟晶白云石一起组成具纹层状、叠层状、均一状等构造的藻白云岩。对藻白云岩特征及成因的研究有助于理解微生物-矿物交互作用和过程的复杂性、多样性,也为前寒武纪微生物矿化作用、微生物白云石和拟晶白云石研究提供了新的实例。     

咸化湖盆碳酸盐岩储层特征及孔隙形成机理——以柴西地区始新统下干柴沟组为例

近年来,柴达木盆地柴西地区始新统致密油勘探取得了重要进展,其主要岩石类型为混积的湖相碳酸盐岩,其中白云石化岩类为最优质的储集岩。通过系统的岩石学、结构学以及地球化学特征研究发现,白云岩以泥晶结构为主,发育少量藻云岩,具有"中孔—特低渗"型的物性特征,孔隙类型以晶间孔为主,含少量溶蚀孔。电子探针能谱面扫描分析结果显示,藻云岩中Mg元素富集区与藻纹层分布高度吻合显示其为微生物成因的原生白云岩,因微生物活动能够克服动力学障碍,为白云石形成营造出有利的微环境;偏光显微镜观察和X射线衍射分析结果显示,泥晶白云岩中均含碎屑颗粒和泥质组分,因周缘辫状三角洲沉积带来的碎屑物质混积而成,电子探针岩石组分分析结果显示其具有"高铝硅低铁锰"特征,Fe O的平均含量为0.942%,Mn O的平均含量为0.052%,明显低于文献报道的热液成因的白云岩中的铁锰含量,为准同生交代成因的典型特征。白云石化过程中产生了大量弥散性收缩晶间孔,孔隙半径小而数量众多是其孔隙度较高而渗透率较低的主要原因,这一发现对于柴达木盆地始新统的致密碳酸盐岩油气勘探具有重要意义。