白云石的特征及形成机制.docx

白云石的特征及其形成机制摘要：白云石是一种沉积岩中常见的富镁碳酸盐矿物，其化学成分为 CaMg(CO3)2通过对白云石的成分、矿物学特征及其成因研究发现，白云石其 Mg/Ca比值相似，具有由Ca和Mg组成的交替互层(由CO3分隔开的)的晶格， 其晶体属于三方晶系的碳酸盐矿物其形成环境主要为海水、湖泊、大陆水区域、 高盐度水区域等；微生物的代谢活动对于促进白云石低温沉淀起了关键作用从 晶格与粒子方面简要分析了白云石的形成机制关键词：白云石 Mg/Ca比值 形成环境 晶体粒子白云石CaMg(CO3)2作为碳酸盐矿物的一种，在前寒武纪的地层中广泛存在， 而在现代的自然环境下少量分布前人对白云石的研究相对较少，除了其基本特 征外，白云石的形成机制很难给出一个明确的解释，为此大量的沉积学和岩石学 家门进行了孜孜不倦的探究所以本文在国内外学者所研究结果与资料的基础上 进行了简要总结，分析其形成背景与成因机制1成分及矿物学特征1.1成分特征白云石作为一种常见的碳酸盐矿物，其化学成分为CaMg(CO3)2成分中的Mg2+ 可被Fe2+ Mn2+ Co2+ Zn2+替代，其中CaMg(CO3)2和CaFe(CO3)2可成类质同像系 列。

白云石是沉积岩中常见的富镁碳酸盐矿物，它广泛分布于前寒武纪地层中， 却在中生代以来的地层中逐渐减少在现代自然环境仅少量存在于盐湖、潟湖、 微咸水湖、深海沉积物、洞穴堆积物、地下水及钟乳石中(李红等，2013)白 云石为包括一组的矿物质具有相似但不相同的Mg / Ca比值的，并且具有不同的 化学成分和晶格的组合物理想的白云石具有由Ca和Mg组成的交替互层(由 CO3分隔开的)的晶格，其中钙和镁的存在比例大致相等，当铁或锰原子数超过 镁时，称为铁白云石或锰白云石，还可以形成铅白云石、锌白云石、钻白云石等 变种在变质作用较高阶段，白云石可被分解为方镁石和水镁石白云石是组成 白云岩、白云质灰岩的主要矿物1.2 矿物学特征白云石晶体属三方晶系中的碳酸盐矿物化学成分为CaMg(CO3)2,常有铁、 锰等类质同像三方晶系，可见三组完全解理，晶体呈菱面体，晶面常弯曲成马 鞍状，聚片双晶常见集合体通常呈粒状纯者为白色颜色多为白色、灰色、肉 色、无色、绿色、棕色、黑色、暗粉红色等，透明到半透明，含铁时呈灰色，风 化后呈褐色，玻璃光泽相对密度2.5,随成分中Fe、Mn、Pb、Zn含量的增多 而增大硬度低，是组成白云岩的主要矿物。

遇冷盐酸不剧烈起泡，加热后方剧 烈起泡海相沉积成因的白云岩常与菱铁矿层、石灰岩层成互层产出在湖相沉 积物中，白云石与石膏、硬石膏、石盐、钾石盐等共生白云石可用作耐火材料 及高炉炼铁生产中的溶剂，部分白云石可做提取镁的原料，白云石大理岩加工后 可作较好的建筑石材2白云石的形成2.1形成背景白云石可以在湖泊、浅海底下、盐水的回流区或者早期到晚期的埋藏环境中 生成它可以形成于海水，大陆性水域，盆地盐水的混合，高盐度的盐水与海水 混合、海水与大气水的混合或通过盆地盐水的冷却白云石在古代的碳酸盐建造 中常见，但在全新世沉积物中是罕见的如果没有细菌等微生物的调节作用，在 地表温度的实验室中沉淀成白云石是几乎不可能的近30年来，微生物白云石 模式推动白云石问题前进了一大步，大量的实验和实例证明微生物（硫酸盐还 原菌、产甲烷古菌、中度嗜盐有氧细菌等）的代谢活动对于促进白云石低温沉淀 起了关键作用微生物白云石特殊的结构、微型貌和稳定同位素特征是其主要识 别标志一些人认为，大多数的白云石的形成主要和高盐度的盐水有关，或者它 可以形成于盐质分开的水域，形成大量的白云石需要一定的时间，所以这个过程 必须要在地底下完成或者通过海水与地台沉积物长期循环形成。

2.2形成机制白云石是一种碳酸盐矿物，当能满足其所需的渗透率、有利于流体流动的机 构和镁的充足供应时，它可以形成作为主要形式的沉淀、成岩替换或者作为水热 /变质的阶段白云石是一种亚稳定的矿物，早期形成的晶体可以在多次重复的 埋藏与变质的过程中被后期更加稳定的相来替换每一个新的相位由较早白云石 的部分或完全溶解而成在地球表面从不稳定的矿物相转换成稳定的矿物相需要 一个或多个中间相这个过程是由各个晶体的表面能所驱动的，并且通常描述了 一种再结晶过程，从而大的晶体生长以牺牲较小的晶体生长为代价的在饱和溶 液中进行结晶，微晶粒子不断形成，其大小达到一个临界半径，大于临界半径的 粒子继续增长成为重要的核，而小于临界半径的粒子溶解回到溶液中随着过饱 和程度的下降和结晶核的增多，小于临界半径而溶解的溶质将会析出到比临界半 径大的粒子的表面上，直到形成白云石晶体白云石晶体早期相通过逐步或互 动的成岩作用方式被更难溶的相广泛地替换，在孔隙流体平衡的纯化学计量白云 石矿物的中间相比最终状态更无序白云石化作用是一个反复溶解一再沉淀的过 程，只要沉积的白云石保留一定程度的渗透性，且有镁离子的供给，新白云石化 就有可能发生。

3结论根据所搜集的资料以及对白云石特征与成因的总结，得出以下结论：(1) 白云石是一种沉积岩中的富镁碳酸盐矿物，其Mg/Ca比值相似，具有 由Ca和Mg组成的交替互层(由CO3分隔开的)的晶格，其晶体属于三方晶系 的碳酸盐矿物2) 其形成环境主要为海水、湖泊、大陆水区域、盐水回流区等，大多数 的白云石的形成主要和高盐度的盐水有关，白云石须要在地底下完成或者通过海 水与地台沉积物长期循环形成；微生物的代谢活动对于促进白云石低温沉淀起了 关键作用3) 白云石是一个亚稳定矿物，早期形成的相在多次重复的埋藏与变质的 过程中通过自身的部分或完全溶解被后期更加稳定的相来替换4) 白云石晶体在生长过程中，饱和溶液中的晶体粒子将会达到一个临界 半径，超过临界半径的晶体粒子将作为核继续增长，未达到临界半径的将会溶解 回到溶液中再析出到核部表面，直到形成白云石晶体参考文献：J.W Morse, F.T Mackenzie, 1990. Geochemistry of Sedimentary CarbonatesElsevier, Amsterdam (1990) 707L.S Land, 1998. Failure to precipitate dolomite at 25 degrees C from dilute solution despite 1000-fold oversaturation after 32 years. Aquat. Geochem., 4 (3-4) (1998), 361-368Warren. John, 2000. Dolomite: occurrence, evolution and economically important Associations. Earth-Science Reviews(2000)NO.1-3 P1-1L.S Land, 1980. The isotopic and trace element geochemistry of dolomite: the state of the art, ,in: D.H Zenger, J.B Dunham, R.L Ethington (Eds.), Concepts and Models ofDolomitization, Spec. Publ.-SEPM, vol. 28 (1980), pp. 87-110.邓诗财，2010.青海湖底沉积物中白云石的微生物成因机理研究.硕士学位论文. 北京：中国地质大学(北京)，1-42李宝银，1992.中国非金属矿工业手册.冶金工业出版社，1992年12月：64李红，柳益群，2013. “白云石(岩)问题”与湖相白云岩研究.沉积学报，31 (2)： 302—314刘集银，王自友，1988.白云石的晶体结构特征和X—射线研究.矿物岩石，8 (1)：28—33李振宏，杨永恒，2005.白云岩成因研究现状及进展.油气地质与采收率，12(2)：5-8+81王英华，1987.广西涠洲岛现代白云石的发现及其意义.沉积学报，5 (3)： 66-72+187张杰，Brian Jones，张建勇，2014.不同埋藏深度交代白云石晶体结构及其对白 云岩储层研究的意义.中国石油勘探，19 (3)： 21—28张杰，寿建峰，张天付，潘立银，周进高，2014.白云石成因研究新方法一白云 石晶体结构分析.沉积学报，32 (3)： 550—559赵珊茸，边秋娟，王勤燕，2011.结晶学与矿物学.高等教育出版社，2011年2 月。