摘要：通过白云岩成因机理的阐述，结合地化特征，对不同成因的白云岩成因模式进行定量说明，获得了不同类型的白云石化作用更深入的认识。

关键词：白云岩 白云石化 地化特征

白云岩作为碳酸盐岩的主要储层类型在地质研究方面具有重要意义，但白云岩的成因及动力学机制一直处于不断研究当中，因此，本文从地球化学这一角度寻找不同白云岩化作用的地化识别特征，以期定量阐述不同类型白云石化作用。

1.白云岩

白云岩以白云石为主要成分，广泛分布于地壳当中，多由石灰岩受含镁溶液交代而成，这种作用称为白云石化作用;在方解石 Ca2+被 Mg2+置换生成白云石的反应过程中，无序白云石会优先形成，并随白云石化过程逐渐转变为有序白云石。按原生与否可分为原生白云石与非原生白云石两类。原生白云石不常见，为含矿水体的直接沉淀，且多与生物活动有关，其形成过程可用Ca2++Mg2++2CO32-=CaMg（CO3）2表示，其晶体洁净透明，自形的细晶或微晶，溶蚀孔隙中充填胶结物，可与文石 、高镁方解石共生;次生白云石则是富盐湖卤水交代早期碳酸盐矿物而成，其过程可用2CaCO3+Mg2+=CaMg（CO3）2+Ca2+表示，多为微晶−细晶，自形晶、晶形较好，雾心亮边发育。大量研究表明，白云石化作用存在多个解释模式，即蒸发模式（萨布哈模式）、渗透回流模式、混合水模式、海水模式、埋藏模式以及热液成因模式[1]。

2.白云岩化作用及其地化特征

2.1 蒸发模式（萨布哈模式）

蒸发模式形成于20世纪60年代，该模式白云石化的深度一般小于500m，Mg2+/Ca2+比值为10～30，主要发生在海岸带蒸发潮坪上的盐泽地区。通常，风暴浪或特大潮汐流作用把富Mg2+的海水帶到潮坪蒸发环境，海水渗透到碳酸盐岩地层当中，渗透的海水在蒸发作用驱动下形成毛细管作用带，导致卤水不断地向上运动并蒸发浓缩，进而使CaCO3发生白云石化[1]。在地球化学方面，MgO和CaO呈正相关，Fe元素与Al元素含量在多个白云石化模式中是最高的，且相关性很好;δ13C集中在1.35‰～2.41‰，δ18O集中在为−3.95‰～−3.15‰之间;87Sr/86Sr值集中在0.7090～0.7134之间。

2.2 渗透回流模式

渗透回流作用由Adams等提出并用来解释Tax西部二叠纪生物礁复合体中的白云岩成因，其形成的深度一般小于700m，Mg2+/Ca2+比值为10～30。渗透回流模式主要发生在泻湖或相对封闭的潮坪环境中，由于与海水的连通性不好，在蒸发作用下形成高盐度卤水。富Mg2+的卤水密度较大，向下渗透至沉积的碳酸钙地层中发生白云石化[1]。在地化特征方面，MgO 和 CaO呈负相关，Fe元素与Al元素含量高，且相关性比较好，δ13C集中在−1.28‰～0.96‰，δ18O集中在为−8.19‰～ −5.28‰之间，87Sr/86Sr值集中在0.7088～0.7114之间。

2.3 混合水模式

Badiozamani等提出了混合水白云石化作用，指出在5%～30%的海水与淡水形成的混合溶液中，白云石和方解石的饱和度发生了改变，从而克服了化学动力障碍，使得白云石可以交代方解石。在这种模式中，对于Mg2+/Ca2+比值要求不高，约为1. 24～3. 64。该模式可分为两种情况：（1）浅层混合水白云石化，形成深度一般小于500 m，Mg2+/Ca2+比值在1. 24 ～3. 64;（2）中深层混合水白云石化，形成深度约在500 ～1500 m左右，Mg2+/Ca2+比值也为1. 24～3. 64[2]。在地化特征方面，由于混合了淡水，导致Na元素的含量偏低;由于U元素在氧化环境中容易被活化，随氧化性流体迁移，当环境变为还原环境时，其就会被还原为4价U沉淀下来，从而使得U元素上有偏高的指示性;Sr含量低，δ13C集中在−1.44‰～2.7‰，δ18O集中在为−6.5‰～ −3.105‰之间。

2.4 海水模式

形成白云石化的核心条件是富Mg2+流体流经碳酸钙地层发生反应，而这种流体主要由海水浓缩或稀释获得。在离子浓度变化不大的海水中，海水本身Mg2+/ Ca2+比值可满足白云石化作用，那么只要这种海水克服了动力学条件流经方解石地层就可以发生白云石化，这样一个过程称为海水模式。该模式可分两种情况：（1）浅层海水白云石化，形成深度一般小于700 m，Mg2+/Ca2+比值为5.2～10.0;（2）中深层海水白云石化，形成深度约1000～2000m，Mg2+/Ca2+比值也为5.2～10.0[1]。在地化特征方面，Fe元素与Mn元素的含量非常低，Sr的含量较高，δ13C值集中在5.8‰～6.4‰之间 ，δ18O值集中在0‰～0.3‰之间，87Sr/86Sr值在同期海水范围内，且变化趋势一致。

2.5 埋藏模式

埋藏白云石化主要发生在后期埋藏成岩阶段，形成深度较深，一般在2000～3000m，甚至更深，Mg2+/Ca2+比值为4～10[1]。由于碳酸盐岩的成岩过程是一个Fe元素和Mn元素的获取过程，但Fe和Mn元素只能在还原环境中进入碳酸盐矿物晶格中，这使得后期的成岩作用越强烈，Fe和Mn元素的含量会越高。因此，在地化特征方面，K元素、Na元素、Sr元素含量低，Fe元素与Mn元素的含量比较高，并呈明显的相关性;δ13C值集中在1.6‰～3.8‰之间 ，δ18O值集中在-1.6‰～-7‰之间;87Sr/86Sr值集中在0.7090～0.7105之间。

2.6 热液成因模式

热液白云石化主要是指地层深部的富Mg2+热液流经上覆灰岩地层，并对其进行白云石化改造。热液的标准是侵入灰岩的流体温度要高于环境温度5℃以上，而热液主要来自于区域构造、岩浆侵入、火山以及变质作用等。热液白云化作用的形成深度一般应大于2500 m，Mg2 +/Ca2 +比值为4～10[1]。在地化特征方面，测温包体常在100℃以上，δ13C 值集中在-1.2‰～3.3‰之间，δ18O值集中在-13‰～-6.3‰之间，87Sr/86Sr值集中在0.7088～0.7095之间。

3 认识

白云岩的成因机理多样，由不同成因机制形成的白云岩在地球化学方面有差别，但通过地化标志准确识别白云岩成因机理还存在一定难度，地化特征不是很精准，需要更广泛及多维度的证据加以佐证。因此，对于白云岩成因机理有待进一步的认识。

参考文献

[1]黄思静，张雪花，刘丽红，郇金来，黄可可.碳酸盐成岩作用研究现状与前瞻[J].地学前缘，2009，16（05）：219-231.

[2]姜楠，范凌霄，刘卉，刘志远，梅冰.普光气田滩相储层特征及白云化成因[J].天然气地球科学，2013，24（05）：923-930.

作者简介：赵思思（1996年2月——），女，汉族，长江大学硕士研究生在读，主要从事沉积学研究。