夏攀，甯濛，4，文华国，郎咸国

1.成都理工大学沉积地质研究院，成都 610059

2.中石油碳酸盐岩储层重点实验室成都理工大学研究分室，成都 610059

3.油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学），成都 610059

4.北京大学地球与空间科学学院，北京 100871

0 引言

镁（Mg）在地球中含量丰富，广泛分布于地球各圈层[1]，在地幔中含量最高，河流中含量最低（<10-6），海洋比河流更富Mg（～1.29×10-3）[2]。全球Mg 循环过程包括大陆风化、海相碳酸盐沉淀、埋藏和洋中脊热液交换等[3-5]。在全球Mg循环中，大陆风化作用是Mg的主要来源，碳酸盐岩沉积和高温、低温热液蚀变是两个主要的Mg汇。近年，对现代洋底沉积物的研究表明，沉积物孔隙水中的溶解Mg是另一个重要的Mg汇，约占现代海洋Mg 输出的15%～20%[6]。但该输出端元在地质历史时期Mg 循环中所占的比重值得进一步评估。研究地史时期海洋Mg循环，对揭示岩石圈和水圈的演化、大陆风化作用、白云岩问题等具有重要意义。恢复深时海水的Mg 同位素组成（δ26Mg海水）是定量地重建地史时期海洋Mg 循环的重要途径，其关键在于准确选择能够记录海水Mg同位素组成的有效载体。碳酸盐岩作为时空分布最为广泛的海相沉积岩，被广泛应用于古海洋地球化学研究[7]。虽然海相碳酸盐岩是研究海洋Mg同位素组成的良好载体[8]，但碳酸盐岩在沉积—成岩过程中，受不同成岩作用、成岩环境以及孔隙水性质的影响，其结构、矿物组分和地球化学组成也会发生不同程度的变化，碳酸盐岩能否真实地记录古海洋地球化学信号一直备受争议[9-16]。

Mg 作为碳酸盐岩的重要组成元素之一，参与了碳酸盐岩的沉积—成岩过程。随着Mg 同位素分析测试技术的发展和理论的完善，Mg 同位素被逐渐开发用于示踪碳酸盐岩沉积—成岩过程[15]。通过大量碳酸盐岩Mg同位素数据的报道，基本建立了关于碳酸盐岩的Mg 同位素分馏理论体系[17-20]，为利用Mg 同位素示踪碳酸盐岩沉积—成岩过程奠定了理论基础。同时，碳酸盐岩的Mg同位素组成具有一定非均质性，表明其Mg 同位素分馏存在显著差异，这可能受控于碳酸盐岩的沉积—成岩过程[21]。前人的研究表明Mg 同位素可以用来指示碳酸盐矿物的沉淀环境[22-25]，为研究碳酸盐矿物的成岩历史、成岩作用和海相白云岩的成因提供有力证据[8,24,26-28]。此外，Mg同位素还可以用来反演碳酸盐岩沉积—成岩过程中的流体性质[15,21]。

综上，Mg 同位素可作为研究碳酸盐岩沉积—成岩过程的有效手段[29-30]。为了进一步推动Mg 同位素在示踪碳酸盐岩沉积—成岩过程研究中的应用，进而深化利用碳酸盐岩恢复深时海水Mg 同位素组成和全球Mg 循环的研究，本文系统回顾了近二十年来，在碳酸盐岩Mg同位素理论体系、利用Mg同位素示踪白云石化过程、利用Mg同位素反演碳酸盐岩沉积—成岩流体体系和利用碳酸盐岩恢复海水Mg 同位素组成等四方面研究中取得的进展，对存在问题进行评估并提出展望。……