蒸发泵和渗透回流白云石化模式
五、白云岩
目前, 目前,在常温常压下还不能在实验室中人工合成 化学计量的原生白云石,因此,对于在古代—现代潮 化学计量的原生白云石,因此,对于在古代— 泻湖等环境中与蒸发岩共生的薄层状白云岩, 坪、泻湖等环境中与蒸发岩共生的薄层状白云岩,到 底是原生沉淀的还是钙质碳酸盐沉积物被交代形成 的产物,一直存在争论。 的产物,一直存在争论。 白云岩与灰岩一样,最早都被认为是原生沉积的。 白云岩与灰岩一样,最早都被认为是原生沉积的。 因为白云岩与灰岩等其他沉积岩一样, 因为白云岩与灰岩等其他沉积岩一样,都发育有良好 的层状沉积构造,甚至与灰岩、 的层状沉积构造,甚至与灰岩、泥质岩或蒸发岩等互 层产出,且在白云岩中同样可以发现生物化石。 层产出,且在白云岩中同样可以发现生物化石。但随 着研究的深入, 着研究的深入,发现白云岩的形成可能与灰岩有所不 很可能是交代早期方解石或文石形成的。 同,很可能是交代早期方解石或文石形成的。
1.原生沉淀作用 1.原生沉淀作用
奥尔德曼和斯金纳（ 奥尔德曼和斯金纳（Alderman and 澳大利亚南部考 Skinner，1957),注意到澳大利亚南部考 ， ,注意到澳大利亚南部 龙泻湖中存在着白色悬浮物 中存在着白色悬浮物， 龙泻湖中存在着白色悬浮物，它们是很细 的高镁方解石和富钙白云石的混合物， 的高镁方解石和富钙白云石的混合物，方 解石的成分范围为Ca 解石的成分范围为 77Mg23到Ca93Mg2， 白云石的成分范围为Ca 白云石的成分范围为 50Mg50到 Ca56Mg44。但据14C测定，这里的白云石 测定， 测定 。 沉积速度太快,为 ～ 沉积速度太快 为0.2～05mm/年。 年
6、调整白云化作用
当海平面下降使沉积物中的高镁方解石暴露于 大气淡水中时， 高镁方解石发生溶解， 大气淡水中时 ， 高镁方解石发生溶解 ， 释放出镁离 使该处或下伏的碳酸盐沉积物发生白云化作用。 子 ， 使该处或下伏的碳酸盐沉积物发生白云化作用 。 这种白云化作用所需的镁离子来自沉积物本身， 这种白云化作用所需的镁离子来自沉积物本身 ， 所 需的条件是海平面相对下降， 需的条件是海平面相对下降 ， 使原生沉淀的不稳定 的碳酸盐矿物在大气淡水作用下， 发生溶解、 的碳酸盐矿物在大气淡水作用下 ， 发生溶解 、 重新 组合或调整而发生白云化作用。 组合或调整而发生白云化作用。 此外， 白云岩还有其他成因， 如生物作用、 此外 ， 白云岩还有其他成因 ， 如生物作用 、 机 械作用、热液作用、变质作用成因等。 械作用、热液作用、变质作用成因等。
白云岩的成因研究现状及最新进展
白云岩的成因研究现状及最新进展叶征宇;孙成旺;黄晓东【摘要】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.【期刊名称】《四川地质学报》【年(卷),期】2011(031)003【总页数】3页(P266-268)【关键词】白云岩;成因模式;新进展【作者】叶征宇;孙成旺;黄晓东【作者单位】四川省核工业地质调查院,成都610061;四川省核工业地质调查院,成都610061;成都理工大学,成都610059【正文语种】中文【中图分类】P588.24白云岩是主要由白云石组成的一种碳酸盐岩，其成因一直是地质学上讨论的热点。
白云岩在现代沉积环境中几乎见不到原生的，且在实验室条件下也极难合成，但在古地层中却大量存在。
由此我们不得不做出一种推测：白云岩只有很少是原生的，大部分都是在石灰岩成岩后由其他岩石变化而成的。
目前的研究，石灰石“白云岩化”是白云岩成因的主流观点，很多证据可以支持这一观点。
对白云岩成因的研究方法有很多种，国际上常用的有阴极发光分析、电子探针分析、碳同位素分析、稀土元素分析和 X射线衍射分析等多种方法。
根据这些方法，目前地质学界普遍认同白云岩的成因是多种多样的，主要有原白云石直接沉淀、次生交代和其他成因模式。
1 主要成因模式1.1 原生白云岩“原生白云石”的定义通常为：从溶液中成核为晶并像原生沉积物那样微晶，其晶体洁净透明，或与文石、高镁方解石共生。
矿物学研究发现，现代环境中的原白云石在化学成分和晶体结构上与典型白云石并不一样，表现在：原白云石中n（Mg）/n（Ca）一般不是1:1，往往具有富Ca趋势；Mg离子层和Ca离子层在晶格中也不是完全相间出现，往往有混杂现象。
显然原白云石与典型白云石存在差异。
这些原白云石是欠稳定的，有向典型白云石转化的趋势。
白云岩成因-1
广元西北栖霞组
白云岩成因类型与储集性
准同生白 云岩 成岩白云 岩
粒度细、结晶程度 低，岩石致密 储集性差 嘉陵江、雷口坡 粒度粗、结晶程度 高，孔隙丰富 储集性很好 长兴组、飞仙关组
后生白云 岩
粒度粗、结晶程度 高，孔隙丰富
储集性好
栖霞组
实际意义不大
3、白云石化模式
1、蒸发泵模式 2、渗滤回流模式 3、混合水模式
典型层序与成岩作用
宣汉盘龙洞
典型层序与成岩作用
椒树塘长兴组
典型层序与成岩作用
桥亭飞仙关组
高频层序
结论：
1、海平面相对频繁变化对储层形成及白云石化不利 2、海侵体系域与高位体系域具有不同的成岩作用， 高位体系域容易发生白云石化及溶蚀作用，对储层 形成有利 3、储层主要位于高频层序海侵体系域中。
2.常具雾心亮边结构 3.发育交代残余结构
长兴组、飞仙关组 嘉陵江组、雷口坡组 为主 次之
粗晶白云岩
成岩白云岩
残余鲕粒结构
雾心亮边现象 普光2井 飞仙关组
白云岩团块与灰岩团块 相互交织 中子 栖霞组
成岩白云岩
溶孔残余鲕粒细晶白云岩 椒树塘 长兴组
溶孔及晶间孔丰富 储集条件好
后生白云岩
成岩后形成的，主要受地层中残余海水 构造活动、岩浆或热液活动等影响
四川盆地东北部晚二叠-早三叠世礁滩 白云岩成因与成藏研究
项目成果汇报
成都环境地质与资源开发研究所 北京大学
工作区域
地质任务
1、沉积相（微相）及高频层序 2、白云岩成因 3、储层评价 4、成藏条件与成藏史
研究思路
1.高频层序 2.沉积相 3.成岩环境与成岩作用 4.白云岩成因 配 套 研 究 寻 找 储 层
蒸发泵和渗透回流白云石化模式
页岩受 到压实改造才 能产生足够的 白云石 化流体。
４ 、构 造热液白云岩化 构造热 液 白云石 化模 式被誉 为 国际碳 酸盐 岩勘 探和研 究领 域 的一 项 重大进展 。构造控制 的热 液 白云石化 作用的广义 定义是 ：富镁 热液 （ 特别
生态系兰细菌 白云岩呈 纹层状产 出或 围绕颗粒 的四周生长，其单层 厚度 从 ｌ ｍ ｍ到大于 １ ０ ｍ ｍ不等 ，有 时呈不连续的黑 色小点发育于 白色叠层石 生态 系 兰 细 菌 白 云 岩 的叠 层 石 、 层 纹 石 中 。现 在 的 某 些 学者 支 持 将 这 种 白云 岩 算
仅仅 占据 了流 体的空间 。其 中作为原生 白云石最典型 的实例是澳大利亚南 部 考龙泻湖 和美国加利福尼 亚深泉盐湖 中的 白云石 。但研究 中发现 ，这些
白云石大都 不是化学计 量成分 的，且沉淀 速度不是过 快就是太慢 ，故 将它 们 看作是 同生 白云石化 作用的例子可 能更为合适 。由此 ，许多人认 为在地 表条件下 不能直接沉淀 白云石 。但 随着研究 的深 入及新仪器 的应用，国 内 外学者 陆续在波斯湾 、 巴哈马安得 罗斯全新世沉 积物、牙买加 发现 湾附近 裙礁及我 国西沙群 岛第 三系生物礁碳 酸盐岩 中发现 了直接沉淀 的原生 白云 石 沉 积 物 。 这 些 原生 自形 的 白 云石 或 与 文 石 、高 镁 方 解 石 共 生 ， 或 作 为 孔
是 卤水 ）在 温 度 和 压 力 升 高 的 埋 藏 条 件 下 沿 着 拉 张 断 层 或 转 换 断 层 或 断 裂
常温、常压的条件下， 在实验室 中尚未合成 出真 正化学计量 的 白云石 。 所 以， 是否有 真正原生 的 白云石 ，即是否真 正有 以化 学沉淀的方式 从水 体中直接
白云岩
2、毛细管浓缩作用（蒸发泵作用）
在潮坪区早先沉积的碳酸钙沉积物饱含孔 隙水，在强烈蒸发时孔隙水沿毛细管上升，并 使沉积物下部与海水沟通的孔隙不断获海洋正 常海水的补给，就象泵汲一样。蒸发泵汲作用 不断进行，使潮坪沉积物上部孔隙水盐度大大 增高，出现文石、高镁方解石及石膏沉淀，从 而增高了卤水中Mg/Ca，这些卤水就成为一种 交代溶液，逐渐交代碳酸钙沉积物而成白云岩。
1.原生沉淀作用
奥尔德曼和斯金纳（Alderman and Skinner，1957),注意到澳大利亚南部考 龙泻湖中存在着白色悬浮物，它们是很细 的高镁方解石和富钙白云石的混合物，方 解石的成分范围为Ca77Mg23到Ca93Mg2， 白云石的成分范围为Ca50Mg50到 Ca56Mg44。但据14C测定，这里的白云石 沉积速度太快,为0.2～05mm/年。
五、白云岩
白云岩（ dolomite ），自法国博物学家 Deodat de Dolomieu 1791年首次描述以来， 一直是众多地质学家研究的课题之一。
与石灰岩不同，白云岩不仅有沉积成因的， 更多的是次生交代成因的，因此，白云岩的分 类命名与石灰岩有同也有异。 （一）白云岩的成因
目前,在常温常压下还不能在实验室中人工合成 化学计量的原生白云石,因此,对于在古代—现代潮 坪、泻湖等环境中与蒸发岩共生的薄层状白云岩,到 底是原生沉淀的还是钙质碳酸盐沉积物被交代形成 的产物,一直存在争论。 白云岩与灰岩一样,最早都被认为是原生沉积的。 因为白云岩与灰岩等其他沉积岩一样,都发育有良好 的层状沉积构造,甚至与灰岩、泥质岩或蒸发岩等互 层产出,且在白云岩中同样可以发现生物化石。但随 着研究的深入,发现白云岩的形成可能与灰岩有所不 同,很可能是交代早期方解石或文石形成的。
18659175_川西中三叠统雷口坡组三段
对白云岩形成机理的再认识
对白云岩形成机理的再认识蔡雪峰;闫志为;夏源【摘要】Dolomite usually can form one of the best oil and gas accumulation in carbonate. Multiresolution is directly de-termined by the understanding of genetic evolution and reservoir spatial distribution of dolomite. However the origin of dolomite is quite complex and difficult to solve in long term in the domain of carbonate petrology. According to the different mechanism, all the current main dolomite can be classified into two styles:primary dolomites and secondary dolomites. Whether they be-long to the real primary dolomites still needs further research,large numbers of primary dolomites have been found. It is par-ticularly important for the understanding of dolomite and carbonate reservoirs for oil and gas exploration to clarify the origin of dolomite.%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.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2016(038)001【总页数】3页(P145-147)【关键词】白云岩;白云石;成因模式;碳酸盐岩【作者】蔡雪峰;闫志为;夏源【作者单位】桂林理工大学环境科学与工程学院,广西桂林 541006;桂林理工大学环境科学与工程学院,广西桂林 541006;桂林理工大学环境科学与工程学院,广西桂林 541006【正文语种】中文【中图分类】P588.15白云岩(CaMg(co3)2)主要由含量大于50%的白云石组成的沉积碳酸盐岩。
鄂尔多斯盆地奥陶系白云岩成因及白云岩储层发育特征
鄂尔多斯盆地奥陶系白云岩成因及白云岩储层发育特征包洪平1,2 杨帆1,2 蔡郑红1,2 王前平1,2 武春英1,21.中国石油长庆油田公司2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室摘要：白云岩是鄂尔多斯盆地奥陶系最重要的有效储集岩类，由于岩石结构及产状特征复杂多变，对其成因认识尚存在争议。
为此，综合宏观区域地质背景、微观岩石结构、矿物学及岩石地球化学等分析研究成果，将该区奥陶系白云岩划分为泥—细粉晶、粗粉晶、细（中）晶3种类型，指出其分别形成于“蒸发泵吸准同生云化”“淡水与富镁卤水混合水云化” “回流—渗透云化”3种不同的白云岩化成岩作用环境，并在层位及空间展布上表现出明显的“层控性”及“区位性”分布特征。
进而探讨了白云岩的成因，结果认为：①3种白云岩化作用在时空演化特征上表现出一定的相关性，即均与蒸发背景下的膏盐矿物沉淀有着密切的成因联系；②白云岩中所发育的溶孔、白云石晶间孔及生物格架孔等主要孔隙类型分别形成于3种白云岩类型中，对白云岩类型表现出一定的“专属性”，表明孔隙成因与白云岩化成岩作用环境密切相关；③白云岩有效储层的发育与分布主要受原始沉积相带、大区白云岩化的成岩作用环境、相对海平面变化产生的层序界面等3类要素的控制。
关键词：鄂尔多斯盆地奥陶纪白云岩成因地球化学储集层白云岩分布层控性区位性白云石化作用及白云岩成因长期以来一直是地学界争论的难点问题，因涉及Mg2+来源、白云石化交代作用的热力学、地质背景的稳定性以及成岩流体的循环动力学等诸多复杂问题，而一直未能得到完满的解决，只是形成了各种不同的成因假说，影响较大的主要有萨布哈蒸发泵模式、渗透回流模式、毛细管浓缩模式、地下混合水带模式、区域性深埋藏模式以及热液白云石化模式等[1-2]，对于不同的地区可能各有一定的适应性。
近年来，有关热液作用及微生物对白云岩化的影响受到越来越多的关注[3-5]，尤其是针对现代盐湖环境中白云石自生沉淀物的考察及模拟自然环境的微生物白云石沉淀实验，基本证实了表生条件下的白云石化作用具有一定普遍性[6-8]。
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蒸发泵和渗透回流白云石化模式
摘要：本文主要是简单介绍古代白云岩形成的经典模式：原生白云石模式、蒸发作用模式、渗流-回流模式、混合白云石化模式、埋藏白云石化模式和最近兴起的构造热液白云岩化。
关键词：碳酸盐白云石化模式
1、原生白云石模式
“原生白云石”通常定义为：从溶液中成核为晶体并像原生沉积物那样堆积下来，或者以胶结物形式沉淀在大孔隙中，因此在它们生长过程中仅仅占据了流体的空间。
其中作为原生白云石最典型的实例是澳大利亚南部考龙泻湖和美国加利福尼亚深泉盐湖中的白云石。
但研究中发现，这些白云石大都不是化学计量成分的，且沉淀速度不是过快就是太慢，故将它们看作是同生白云石化作用的例子可能更为合适。
由此，许多人认为在地表条件下不能直接沉淀白云石。
但随着研究的深入及新仪器的应用，国内外学者陆续在波斯湾、巴哈马安得罗斯全新世沉积物、牙买加发现湾附近裙礁及我国西沙群岛第三系生物礁碳酸盐岩中发现了直接沉淀的原生白云石沉积物。
这些原生自形的白云石或与文石、高镁方解石共生，或作为孔隙充填的胶结物产出。
另外，最近人们开始关注“非叠层石生态系兰细菌白云岩”。
在四川盆地上震旦统灯影组白云岩地层中，除发育有浅色的叠层石生态系兰细菌白云岩外，还发育有黑色的非叠层石生态系兰细菌白云岩。
它既可发育于沉积期和胶结作用期，也可发育于成岩作用期。
沉积期发育的非叠层石生态系兰细菌白云岩呈纹层状产出或围绕颗粒的四周生长，其单层厚度从1mm到大于10mm不等，有时呈不连续的黑色小点发育于白色叠层石生态系兰细菌白云岩的叠层石、层纹石中。
现在的某些学者支持将这种白云岩算作是原生白云石的例子。
虽然原生白云石的例子已被大量发现，但目前在常温、常压的条件下，在实验室中尚未合成出真正化学计量的白云石。
所以，是否有真正原生的白云石，即是否真正有以化学沉淀的方式从水体中直接沉淀出来的白云石的问题，仍将继续讨论下去。
2、蒸发泵和渗透回流白云石化模式
这两种作用模式都需要比较炎热的气候，发生在蒸发作用比较强烈的海岸环境。
蒸发泵（萨布哈）模式——准同生白云石化作用在现代热带地区的潮上带。
对于波斯湾的萨勃哈潮上区的白云石化作用，许靖华等提出了蒸发泵的机理（图1），他们认为，海水是由于萨勃哈上面的蒸发泵作用从泻湖侧向被抽吸至潮上沉积物内。
沉积不久的表层沉积物（主要是文石）中的粒间水不断蒸发，同时海水又通过毛细管作用不断地补充到粒间。
久而久之，粒间水的盐度增大，正常的海水就变成了盐水。
石膏首先从这种盐水中沉淀出来，使粒间水或表层积水的
Mg/Ca比率大大提高。
这种高镁水与文石颗粒长期接触，促使文石发生交代变为白云石。
这便是准同生白云石化作用，也称为“毛细管浓缩作用”或“蒸发泵作用”。
因此我们也常看到白云石化是和膏岩等共生的。
3、埋藏白云石化
该模式的主要机制是盆地泥岩受到压实作用产生富镁离子流体，流体进入相邻的陆架边缘等碳酸盐岩中，从而产生白云石化，常形成砂糖状白云岩。
镁离子来源于受到改造的海水孔隙水以及粘土矿物变化产生的镁离子，地下流体的组成成分尚不清楚，可能是蒸发岩序列产生的地层水，因为其Mg/Ca比值高于海水，而且具有较高的镁离子含量，随着埋藏深度的增加，温度随之增高，粘土矿物常常发生从蒙脱石向伊利石的转变，从而释放出镁离子，还有铁离子、Ca2+、硅离子、钠离子等。
该模式存在的主要问题是：孔隙流体向临近的浅水碳酸盐沉积物中搬运要经过较长的距离，产生足够镁离子的物源供应从何而来另外，孔隙水在压实过程中通常是向上位移，只有在页岩层内的砂岩和砂屑灰岩中的孔隙水流体才会产生横向运移。
在埋藏过程中白云石沉淀作用的证据在很多白云岩地区都能找到，但是否整个白云岩体都由埋藏的白云石化形成还是一个争论问题。
有学者曾计算过，如果要使一立方分米的灰岩白云石化，就要求好几百立方米的页岩受到压实改造才能产生足够的白云石化流体。
4、构造热液白云岩化
构造热液白云石化模式被誉为国际碳酸盐岩勘探和研究领域的一项重大进展。
构造控制的热液白云石化作用的广义定义是：富镁热液（特别是卤水）在温度和压力升高的埋藏条件下沿着拉张断层或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（特别是距地表不到1km的灰岩）中形成的白云石化作用。
由定义可知，热液作用主要受断层控制，断层为导致灰岩发生角砾化、淋滤和白云石化的超压热液流体提供了运移通道。
导致这些断层形成的构造活动多发生在深埋成岩作用阶段，在该作用阶段，由于先期存在的基底断层的重新活化或由于活跃的构造背景导致热液疏导体系的形成。
同时裂缝、孔隙好的砂岩体、不整合面也可成为热液疏导体系。
加拿大魁北克AcadianGaspeBelt西部LacMatapedia向斜（简称LMS）南翼下志留统Sayabec 组热液白云石化作用揭示了构造热液的白云岩化模式本质是深部的热液流体沿着深部断裂运移至浅层灰岩中，由于灰岩上部致密碎屑岩的阻隔而侧向运移，使灰岩发生白云石化。
热液白云石化作用形成的白云岩通常或沿拉张断层和走滑断层发育，或发育在这些断层的周围。
在有关构造热液白云石化模式的研究中，几乎都提到了鞍状白云石，因此它在该模式的产物中具有一定的普遍性，可以作为构造热液白云岩的主要指示物。
鞍状白云石在孔洞充填模式和交代模式中或呈线形产出，或充填铸模、溶孔和断裂。
鞍状白云石以粗粒的白色晶体集合为特征，晶体集合通常显示晶面弯曲的特征。
该类型的鞍状白云石是热液背景的重要指示物。
5、结论
（1）对于原生白云石的实验室人工合成问题仍没解决，因此对白云石成因需要进一步探求；
（2）经典白云石化模式在应用过程中受到了新兴起的构造热液白云岩化的挑战，与构造相关的热液白云石化在世界各大油气田均有存在，比我们所了解的要普遍，是现今研究前缘与热点之一。
参考文献
[1]刘树根，黄文明，张长俊，赵霞飞，戴苏兰，张志敬，秦川，四川盆地白云岩成因的研究现状及存在问题[J].岩性油气藏，2008，（2）.
[2]李荣，焦养泉，吴立群，荣辉，王瑞，.构造热液白云石化——一种国际碳酸盐岩领域的新模式[J].地质科技情报，2008，（3）.。