沉积相带控制下的白云岩成因模式及判别特征

邹佐元， 向 芳,2*， 沈 昕， 康东雅

(1.成都理工大学沉积地质研究院，成都 610059；2.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610059)

灰岩发生白云石化作用后，由于方解石向白云石转变过程中的减体积效应，增加了岩石中的储集空间，利于白云岩成为良好的油气储层，历来成为人们研究的重点和热点。近年来，随着四川盆地、塔里木盆地和鄂尔多斯盆地及其他地区油气资源的勘探与开发取得了重大突破，白云岩的地位显得越发重要与突出。前人通过对白云岩的岩石学特征和沉积地球化学特征(包括主量元素和微量元素，稀土元素，C、O稳定同位素，有序度，阴极发光，包裹体均一温度与盐度)等方面的研究提出了白云岩的成因模式和分析了白云岩纵向和横向上的分布规律，对油气资源进行储量预测和后续的勘探开发奠定了重要的理论基础。

白云岩成因具有多种模式，包括蒸发泵模式、渗透回流模式、混合水模式、埋藏模式、热液模式、微生物白云石化模式等。前人对白云岩成因模式的研究主要集中在Mg2+来源、白云石化流体运移机制及其适用性等方面[1- 6]，而对白云岩成因模式与沉积相带之间的关系总结研究甚少。研究发现不同白云岩成因模式可适用于不同的沉积相。前人探究某区域油气分布规律时，主要是在地质背景的基础上通过白云岩岩石学特征及地球化学特征进行分析来确定白云岩成因模式，但很少较为全面地针对沉积相带与白云岩成因模式关系进行分析。研究表明，热液模式与区域构造运动[7-9]、火山运动[10-12]和变质作用[13]有关，与沉积相相关度较小；混合水模式仍然具有争论性，受到较多的质疑[6，14-15]；蒸发泵模式、渗透回流模式、埋藏模式及微生物模式的概念和形成机理经过前人不断地总结和完善，已经取得了较为统一的认可。因此，主要对蒸发泵模式、渗透回流模式、埋藏模式和微生物模式这4种白云岩成因模式形成的沉积相带及其判别特征进行综述。

1 白云岩成因模式与沉积相带的关系

1.1 蒸发泵模式

蒸发泵模式适用于白云石化作用深度小于500 m的强烈蒸发环境[4-5]。该模式下的白云岩可发育于海岸带蒸发潮坪的潮间-潮上带和泻湖环境[16-19]，但以潮坪环境较为普遍。由于强烈持续的蒸发作用，海水通过毛细血管作用而上升至潮坪和泻湖并不断浓缩，形成高盐度的富镁卤水并交代潮坪、泻湖中的文石泥和泥晶高镁方解石，最终形成白云岩，模式示意图(图1)[16，19-22]。

图1 蒸发泵模式白云岩岩石学特征及模式示意图[16，19-22]Fig.1 Petrological characteristics and schematic diagram of evaporative pump model dolomite[16，19-22]

1.1.1 潮坪相带中的白云岩岩石学特征

蒸发泵模式适用于海岸带蒸发潮坪的潮上带和潮间带环境，常年暴露，在蒸发环境下所产生的白云石十分细小，以泥晶及微晶为主，部分为粉晶，如波斯湾南部和西部边缘的潮坪环境[23]、川东-渝北地区黄龙组等[24-27]；四川盆地东北部飞仙关组、长兴组等[28-31]；鄂尔多斯盆地苏东地区马家沟组等[20，32]；渤海湾盆地南堡凹陷中-下寒武统馒头组-毛庄组等[33]；塔里木盆地沙依里克组与阿瓦塔格组等[16，21，34-36]。潮坪环境形成的岩石中大都含有藻类、黏土、石膏。岩石由于在蒸发环境下常年暴露，所以岩石颜色可为红褐色、褐灰色、黄白色等。结构大小较为均一，自形程度相对较低，多为半自形-他形。孔隙不发育，因此岩石相对致密。白云石多呈粒状镶嵌结构，晶间泥质含量高，晶间还充填有有机质和方解石等杂质。少见生物扰动构造，同时也少见生物化石。此类岩石往往还保存着较多的原始沉积结构和构造特征，如纹层构造[图1(b)]，此外还可见蒸发作用导致的鸟眼[图1(c)]、缝合线、泥裂[图1(d)]等潮坪环境下形成的经典蒸发暴露构造。白云石常与石膏、硬石膏假晶共生，晶体为针状、板状等，镜下可见硬石膏由于溶蚀作用被溶解形成的膏模孔[图1(e)]。由石膏形成的膏岩与白云岩整体上的关系来看：纵向上，膏岩由下以斑块状或结核状分布于白云岩中，至上逐渐增多连接成与白云岩互层的薄层；横向上，膏岩与白云岩呈相变或过渡关系。

1.1.2 泻湖相带中的白云岩岩石学特征

蒸发泵模式在泻湖环境下与在潮坪环境下形成的白云石结构大致相同，白云石晶粒同样相对较细，以泥-微晶为主，但少见粉晶结构，如塔里木盆地下古生界巴楚-英买力地区[16]、扎格罗斯盆地下白垩统Qamchuqa组[17]、鄂尔多斯盆地马家沟组[19]、四川盆地东北部地区飞仙关组和长兴组等[22，30]。自形程度主要为他形，部分相对较好，可为半自形。岩石颜色以灰色、深灰色为主，同样少见生物，孔隙不发育。构造以水平或变形纹层[图1(f)]为主，泥质含量少。水体较深的泻湖环境中，石膏、石盐在干热的气候环境下由于泻湖高盐度水体的蒸发而不断发生沉淀，并且与白云石化作用交替进行，导致白云岩与膏岩、盐岩共生[图1(g)]。虽然泻湖环境与潮坪环境同样都有膏岩的产生，但泻湖环境中的膏岩较厚，常呈较厚的层状或较大的透镜体状；共生的盐岩厚度常可达数十米甚至上百米，且泻湖环境下形成的白云岩中没有暴露蒸发环境产生的鸟眼、干裂等构造。

1.2 渗透回流模式

潮坪和泻湖蒸发浓缩的咸化海水密度较大，一部分在潮坪、泻湖表层发生发生白云石化作用形成蒸发泵模式白云岩，一部分在重力的作用下向下伏的地层回流渗透而发生白云石化作用形成渗透回流模式白云岩，因此渗透回流模式是蒸发泵模式的延伸与演变[1，3，37]。渗透回流模式同样发生于潮坪和相对封闭的泻湖[图2(a)]，但白云石化作用深度较蒸发泵模式更深，深度一般小于700 m[4-5]。另外该模式还适用于开阔台地浅滩环境[38- 40],如图3(a)、图3(b)所示。从图3(a)和图3(b)可以看出，①、②为海平面上升之前形成的沉积地层，③为当海平面上升，形成以悬浮灰泥沉积为主的水体较深的开阔台地浅滩，当海平面下降，生物在阳光及营养充足的条件下大量繁殖，原开阔台地浅滩形成富含生屑及生物潜穴的灰泥。当海平面再次下降，并经过埋藏成岩改造，浅埋藏环境沉积区形成潮坪并发生蒸发泵白云石化作用，剩余的浓缩海水在重力的作用下继续渗透回流至开阔台地浅滩上部环境并发生白云石化作用，从下至上依次形成开阔台地浅滩渗透回流模式白云岩沉积地层[图3(b)中④]和潮坪蒸发泵模式白云岩沉积地层[图3(b)中⑤]。

图2 渗透回流模式中潮坪和泻湖中白云岩岩石学特征及模式示意图[33-34,36,41]Fig.2 Petrological characteristics and schematic diagrams of dolomite in tidal flat and lagoon seepage reflux model[33-34,36,41]

图3 渗透回流模式开阔台地浅滩相白云岩岩石学特征及模式示意图[38,40]Fig.3 Petrological characteristics and schematic diagram of dolomite in open platform shoal facies seepage reflux model[38,40]

1.2.1 潮坪相带中的白云岩岩石学特征

渗透回流模式和蒸发泵模式虽然同样都发生于潮坪环境，但渗透回流模式的深度较深，大多处于潮间带下部-潮下带环境，白云石化作用略微加强，结晶程度高，该沉积相下产生的白云石晶体晶粒较大，以粉晶为主，部分为泥晶或者细晶，如德国Zechstein盆地的潮坪环境[42]、四川盆地嘉陵江组二段[43]和四川盆地东部寒武系龙王庙组等[41]；鄂尔多斯盆地苏格里气田奥陶系马家沟组等[44]；渤海湾盆地南堡凹陷中-下寒武统馒头组-毛庄组等[33]。晶体的自形程度偏低，呈自形-半自形粉晶结构[图2(b)]，白云岩中含大量石膏，孔隙度不高，原生孔隙可被硬石膏填充，孔隙类型为残余粒间孔、晶间孔、晶间溶孔、铸模孔等[图2(c)]。白云石化作用进行不彻底，常保留原岩结构[图2(d)]。在白云岩和膏岩的关系方面与蒸发泵模式具有相似性，即在纵向上与膏岩互层，横向上与膏岩相变。

1.2.2 泻湖相带中的白云岩岩石学特征

渗透回流模式在泻湖环境下使原石灰岩发生白云石化，形成的白云石以粉晶及细晶为主，如西得克萨斯地区二叠纪泻湖[45]；塔里木盆地寒武系玉尔吐丝组-阿瓦塔格组等[21，34-36]；华北台地中北部寒武-奥陶系等[46]；四川盆地雷口坡组等[21，47- 49]。自形程度较潮坪环境下的白云石偏好，为自形-半自形。岩石颜色为深灰色、灰色。白云石晶体致密，晶间孔隙不发育，常见石膏、石盐等蒸发盐类矿物充填晶间微孔隙[图2(e)]，但不充填铸模孔。保留有部分原生结构，如颗粒结构、藻纹层结构等[图2(f)]，同时也保留了部分被石膏充填的原生粒间孔及藻格架孔[图2(g)]。

1.2.3 开阔台地浅滩相带中的白云岩岩石学特征

渗透回流模式在开阔台地浅滩形成的白云石主要为粉晶及细晶，但总体上比前两者的白云石晶粒粗，还可见部分白云石为中晶，如鄂尔多斯盆地马家沟组五5亚段[38-39]；塔里木盆地西北缘通古孜布隆剖面下奥陶统蓬莱坝组[40]等。白云石自形程度较高，主要为半自形-自形结构，发育雾心亮边结构和少量环带状结构[图3(c)～图3(e)]。在该模式下可形成灰斑白云岩和白云斑灰岩，灰斑白云岩是由于残余灰质呈斑状分布而形成；白云斑灰岩基质常呈灰色或者深灰色并具生物钻孔特征[图3(f)～图3(g)]，灰岩基质中常见介形虫、三叶虫、棘皮类等生物化石碎片和碎屑[图3(h)]。从一个沉积旋回中来看，高浓缩海水向下逐渐减少，因此，白云斑灰岩位于最下部，向上白云石粒径逐渐增大，白云斑逐渐增加相互连接甚至连接成片，最后转变为灰斑白云岩。

1.3 埋藏模式

埋藏模式所处深度大，白云石化作用深度一般在2 000～3 000 m，甚至更深[4-5]，随着深度的增加，形成了高温高压的还原环境，压实作用和重结晶作用加强，白云石晶体晶粒加粗。埋藏模式白云岩可形成于台内滩和台地边缘(包括台地边缘浅滩和台地边缘生物礁),如图4(a)所示，两者具有一个的共同特点：灰岩层具有高孔隙性和高渗透性，因此有利于富镁流体在孔隙性和渗透性高的台地边缘和台内滩内流动和进行白云石化。

图4 埋藏模式白云岩岩石学特征及模式示意图[20，26，34，50]Fig.4 Petrological characteristics and schematic diagram of burial model dolomite[20，26，34，50]

埋藏模式可适用四川盆地东部石炭系黄龙组等[26，47]和四川盆地中部长兴组等[50]；鄂尔多斯盆地苏东地区马家沟组等[20]；塔里木盆地丘里塔格组和蓬莱坝组等[21，34-35，51]。滩相原岩为颗粒灰岩，随着埋藏深度的加深和白云石化作用的持续加强，白云石结晶程度逐渐提高，白云石的分布状况由选择性交代颗粒灰岩或沿缝合线零星分布于灰岩中的晶体较细的白云石逐渐富集，结晶体逐渐加粗，最终呈现为连续层状分布[图4(b)、图4(c)]。白云石的接触关系也随着埋藏深度逐渐变得紧密，由不接触或点-线接触转变为镶嵌接触。重结晶作用明显，整体上，形成的白云石晶粒粗大，以粉-中晶为主[图4(d)]，最粗的白云石可达粗晶。晶形以半自形-自行为主，常与反映还原环境的黄铁矿共生，具有环带状次生加大边和雾心亮边结构。孔隙类型主要为晶间孔和晶间溶孔[图4(e)]。随着白云石晶粒逐渐增大，白云岩中的残余结构逐渐减少[图4(f)]，反映白云石化作用逐渐加强。部分可见雾心亮边结构，较纯的白云石中孔隙类型主要为晶间孔，常被淡水方解石或沥青充填[图4(g)]，局部发育溶蚀孔缝。

1.4 微生物模式

图5 微生物模式示意图[53]Fig.5 Diagram of microbial model[53]

1997年，Vasconcelos等[52]提出微生物白云石化模式时表明在泻湖或盐湖环境下可以沉淀出白云石如图5所示。泻湖或盐湖湖底富含有机质黑色淤泥，蒸发作用使缺氧的泻湖或盐湖水体盐度升高，同时提升了硫酸盐和Mg含量，并以镁方解石或者钙白云石沉淀下来，黑色淤泥中的微生物活动使这些碳酸盐岩沉淀并埋藏[53]。近年来，随着微生物白云石化模式研究的不断发展，有学者认为潮坪环境下也能沉淀出微生物白云石[54- 60]。此外，微生物模式与潮坪、泻湖沉积相带中的蒸发泵模式、渗透回流模式常常相伴生[6，16-17，61]。促进白云石沉淀的微生物主要有细菌(尤其是蓝细菌)、真菌、小型藻菌和原生生物等[62]。

潮坪环境和泻湖环境均可形成微生物白云石，潮坪环境如意大利南部北Calabria上三叠统Dolomia Principale组[55]、塔里木盆地奇格布拉克组、肖尔布拉克组、沙依里克组、阿瓦塔格组等[63- 69]；四川盆地灯影组和雷口坡组等[70-74]；泻湖或盐湖环境如巴西Lagoa Vermelha海岸泻湖[52]、新疆乌鲁木齐地区芦草沟组[75-76]；内蒙古吉布胡郎图诺尔盐湖[77]。微生物模式可形成镜下易于识别的叠层石白云岩、凝块石白云岩、枝状石白云岩、泡沫绵层白云岩、核形石白云岩、球粒白云岩等特殊的微生物白云岩，此外还可以通过扫描电镜观察到球状、哑铃状、半球状或者花椰菜状白云石颗粒。

2 白云岩成因模式的岩石学特征对比

不同的白云岩成因模式可发生在相同或不同的沉积相带，所形成的白云石和白云岩也相应的具有相同和不同的岩石粒度大小(表1)。蒸发泵模式、渗透回流模式、埋藏模式的白云石化作用发生的沉积相所在相对深度逐渐加深，温度和压力也逐渐增加，最后形成高温高压的还原环境，形成的白云石从整体上来看最明显的特征是：晶体晶粒逐渐加大，由泥-微晶逐渐变成细-中晶，甚至是粗晶，自形程度由低变高，由他形变成自形。

表1 不同模式下白云石粒度特征Table 1 Particle size characteristics of dolomite in different models

注：√表示不同白云岩成因模式在不同沉积相带控制下可形成的白云石粒度。

蒸发泵模式虽然都以半自形-他形的泥-微晶为主，并形成少量粉晶，但是潮坪环境和泻湖环境两者之间还是有较大的区别。潮坪环境常受潮汐作用和蒸发作用影响，因此形成的白云岩常具有鸟眼、干裂、藻迹等浅水暴露构造，泻湖环境则无。潮坪和泻湖环境都与膏岩共生，但是与潮坪共生的石膏在纵向上由下至上逐渐增多、白云岩逐渐减少，中部的石膏以斑块状或结核状石膏为主，上部以薄层状为主；与泻湖共生的石膏较厚，在纵向上主要以层状或者较大的透镜体产出，白云岩以薄层状产出。

渗透回流模式是蒸发泵模式的延伸与演变，虽同样在潮坪和泻湖环境下可形成白云石，但是由于白云石化作用深度不同，渗透回流模式在此两者的环境下形成的白云石晶体晶粒较大，可达细晶，潮坪环境下只能形成少量泥晶白云石。此外，该模式下的白云岩常保留原岩结构，具有雾心亮边结构，蒸发泵模式下的白云岩则不具备该特征。在开阔台地浅滩环境下形成的白云石晶体晶粒较粗，呈斑状分布的白云石可形成白云斑灰岩，连片甚至相互联通的白云石可形成灰斑白云岩，两者具有明显的生物钻孔特征，灰岩基质中还可见生物化石的碎片和碎屑。可利用以上特点将渗透回流模式发生的潮坪、泻湖、开阔台地浅滩这三个沉积相两两区分。

埋藏模式发育于台地边缘，白云石化作用深度大，重结晶现象明显，所形成的白云石晶体晶粒大，可达粗晶，多数具雾心亮边结构和环带状次生加大边，伴生有反映还原环境的黄铁矿。在孔隙方面除了发育晶间溶孔和晶间孔，还发育由于进入埋藏环境而发生压溶作用所产生的溶蚀缝洞。

微生物模式可适用于潮坪和泻湖或盐湖环境，形成的微生物白云岩形态特殊，在镜下易于识别其结构特征。此外，通过扫描电镜还可观察到球状、哑铃状、半球状或者花椰菜状白云石颗粒。

3 白云岩成因模式的地球化学特征对比

通过岩石学特征可以区别相同模式下的不同沉积相带，而沉积地球化学特征可区别相同沉积相带下所对应的不同白云岩成因模式。因此，可利用有序度和Mg/Ca、主量元素、微量元素、阴极发光及C、O同位素来加以区分。由于微生物白云岩其沉积岩石学特征明显区别于其他模式白云岩，因此不对微生物模式白云岩沉积地球化学特征加以讨论。

3.1 有序度和Mg/Ca

蒸发泵模式与渗透回流模式两者的沉积环境相似，均适用于潮坪和泻湖环境，白云石化作用进行得快而不彻底，形成的岩石颗粒细小，两者成岩流体具有一致性，因此均具有较低的有序度和Mg/Ca，渗透回流模式的有序度和Mg/Ca与蒸发泵模式的有序度和Mg/Ca相比相近或略高。埋藏模式的深度远大于蒸发泵模式和渗透回流模式，因此有序度和Mg/Ca高，例如四川盆地东部黄龙组，如表2所示。和四川盆地东北部飞仙关组，如表3所示。蒸发泵模式形成的泥-微晶白云石的有序度和Mg/Ca较低，表明地表或近地表干热的蒸发环境下白云石化快而不彻底，埋藏模式下形成的粉-细晶白云石比蒸发泵模式形成的白云石的有序度和Mg/Ca高，表明高温高压的埋藏环境白云石化慢而彻底。

表2 四川盆地东部黄龙组白云岩有序度和Mg/Ca[26]Table 2 Dolomite order degree and Mg/Ca of Huanglong Formation in Eastern Sichuan Basin[26]

表3 四川盆地东北部飞仙关组白云岩有序度和Mg/Ca[28]Table 3 Dolomite order degree and Mg/Ca of Feixianguan Formation in Northeast Sichuan Basin[28]

3.2 主量元素

白云岩MgO-CaO交会图版，主要用来解释白云岩的成因及交代程度。白云石直接沉淀形成，则MgO-CaO线性正相关；白云石由交代或重结晶作用形成，则MgO-CaO线性负相关。从塔里木盆地寒武-奥陶系白云岩储层(图6)可以看出，蒸发泵模式白云岩在 MgO-CaO关系图上线性正相关，反映白云岩是沉积成因。渗透回流模式白云岩在MgO-CaO关系图上线性负相关，反映白云岩是交代成因。埋藏模式白云岩在MgO-CaO关系图上线性负相关，反映白云石是交代或重结晶成因。

图6 塔里木盆地寒武-奥陶系白云岩储层MgO-CaO交会图[21]Fig.6 MgO-CaO cross-plot of Cambrian-Ordovician dolomite reservoir in Tarim Basin[21]

3.3 微量元素

用于解释白云石成因模式的微量元素主要包括Fe、Mn、Sr、Na 等。海水富含Sr、Na，所以在地表或近地表的环境下随着海水的蒸发作用加强，蒸发泵模式和渗透回流模式在高盐度环境下形成的白云石Sr、Na含量高，由于蒸发泵模式和渗透回流模式发生白云石化作用的深度相差不大，因此Sr、Na含量相近；海水中Fe、Mn 含量很低，因为在埋藏条件下的高温高压还原环境才能以Fe2+与Mg2+的形式进入白云石晶格。所以，埋藏环境下的白云石中Fe、Mn 含量高，并随着成岩作用强度的增加，含量也呈现增加趋势，而地表或近地表环境下Fe、Mn 含量低[51，78]。

如鄂尔多斯盆地苏东地区马家沟组五段5亚段(表4)。蒸发泵模式下形成的白云岩Sr、Na的含量一般比埋藏模式下形成的白云岩Sr、Na的含量高，而埋藏模式下形成的白云岩的Fe、Mn 含量一般比蒸发泵模式下形成的白云岩的Fe、Mn 含量高。

3.4 阴极发光

阴极发光强弱、颜色等特征与和Fe、Mn元素的含量以及比例关系密切，而Fe、Mn元素的含量及比例与沉积相有关。Fe、Mn元素二者之一含量较少时不利于白云石的阴极发光，虽然Fe是白云石阴极发光的猝灭剂，Mn是白云石阴极发光的激活剂，但二者缺一不可[28]。潮坪、泻湖等近地表条件下发生白云石化时,Fe、Mn处于氧化环境为高价状态,高价的Fe和Mn不能进入白云石晶格中,阴极射线下白云石不发光或发弱光，埋藏条件下的还原环境中，Fe、Mn处于低价状态，可以进入白云石晶格中，阴极射线下白云石发光明显[79]，如图7所示。

表4 鄂尔多斯盆地苏东地区马家沟组五段5亚段白云岩微量元素[20]Table 4 Trace elements in dolomite of the 5th member and 5th submember of Majiagou Formation in the Sudong area, Ordos Basin[20]

图7 不同模式白云石阴极发光特征图[34，36，40]Fig.7 Characteristic charts of dolomite cathode luminescence in different models[34，36，40]

蒸发泵模式下形成的白云石在阴极射线下整体基本不发光或发暗褐色的弱光[图7(a)]，这是因为在地表或近地表的蒸发环境中Sr、Na元素含量高，而Fe、Mn元素含量低。

渗透回流模式与蒸发泵模式的沉积相具有相似性，虽然埋藏深度更大，但仍然属于地表或近地表环境，因此形成的白云石在阴极射线下发光比蒸发泵模式的白云石发光略强，少数不发光，多数发暗褐色光[图7(b)]。

埋藏模式下形成的白云石在阴极射线发暗红色-亮红色光，在交代粒屑结构的白云石中，保存了较好的颗粒形态，阴极发光为明显的亮红色光，反映原岩为颗粒灰岩，此外在白云石边部可见薄且具有较强的环带状阴极发光环边[图7(c)]，反映了交代作用的存在。

3.5 C、O同位素

白云石的C、O同位素主要受盐度和温度的影响，其中δ13C受温度影响小，受沉积期流体盐度的影响大，当强烈的海水蒸发作用导致海水盐度增加时，δ13C相偏正的方向迁移；δ18O受温度和盐度的影响大，当强烈的海水蒸发作用导致海水盐度增加时向偏正的方向迁移，受淡水稀释和埋深环境的高温影响时向偏负的方向迁移。其中δ13C偏移范围小，δ18O偏移的范围大，如塔里木盆地寒武-奥陶系(图8)和川南地区震旦系灯影组(图9)，川南地区震旦系灯影组中，微晶白云石为蒸发泵模式下形成，粉-细晶白云石为渗透回流模式下形成，细晶、中-粗晶白云石为埋藏模式下形成。

图8 塔里木盆地寒武-奥陶系白云石δ18O、δ13C变化图[35]Fig.8 Variation map of dolomite δ18O and δ13C in Cambrian-Ordovician in Tarim Basin[35]

图9 川南地区震旦系灯影组δ18O、δ13C变化图[80]Fig.9 Variation map of Sinian Dengying Formation δ18O and δ13C in southern Sichuan Basin[80]

蒸发泵模式白云石是在地表或近地表潮坪、泻湖环境海水强烈蒸发浓缩条件下形成，白云石化过程中没有淡水的加入，所以δ18O和δ13C偏正。塔里木盆地白云石δ18O变化范围为-4‰～-7‰，δ13C值变化范围为-2‰～2‰，整体向正方向偏移。川南地区灯影组白云石δ18O为-1.29‰～-4.52‰，δ13C为1.95‰～7.82‰，整体向正方向偏移。塔里木盆地的蒸发泵模式白云石的δ18O和δ13C比渗透回流模式白云石的偏负，这可能是由于采集的样品紧邻潜山面并在埋藏过程中受到温度、大气淡水等因素影响，但总体上的特征基本不变。

渗透回流模式也形成于潮坪、泻湖环境，所以δ18O和δ13C较为偏正。塔里木地区白云石δ18O变化范围为0～7‰，δ13C变化范围为0～4‰，整体向正方向偏移。川南地区灯影组白云石δ18O相对较低，为-4.94‰～-8.51‰；δ13C值为0.83‰～5.36‰，整体向正方向偏移。与蒸发泵模式白云石相比，在白云石形成过程中，渗透回流模式适用深度较深，导致温度比蒸发泵模式适用深度的温度略高，因此此类白云石的δ18O、δ13C较蒸发泵模式白云石的δ18O、δ13C偏负。

埋藏模式适用于台地边缘和台内滩，当无外来流体侵入时δ13C较为偏负，当有淡水混入时，δ13C偏负程度较大，但整体上来看要比蒸发泵模式和渗透回流模式偏负。δ18O受温度变化明显，在深埋藏环境下，δ18O明显偏负[50]。塔里木盆地白云石δ18O偏负，为-4‰～-10‰，δ13C为-3‰～2‰，整体向负方向偏移。川南地区灯影组白云石细晶白云石δ18O为-10.17‰～-11.95‰；δ13C为0.45‰～4.43‰。中-粗晶白云 石δ18O为-8.95‰～-13.32‰；δ13C为1.61‰～4.96‰ 随着埋藏深度增加，白云石晶粒也逐渐变粗，δ18O、δ13C整体向负方向偏移。与前两种模式相比，埋藏模式白云石形成深度明显加深，在高温高压的还条件下，形成颗粒也逐渐加粗，δ18O、δ13C明显偏负。

4 结论

得出不同沉积相带控制下的白云岩成因模式及判别特征如下。

(1)蒸发泵模式可发育于潮坪和泻湖环境，以潮坪环境较为常见。白云石以半自形-他形的泥-微晶为主，并形成少量粉晶，潮坪环境形成的白云岩常具有鸟眼、干裂、藻迹等浅水暴露构造，泻湖环境则无；两种环境下的白云岩与膏岩共生的产状不同，与潮坪共生的石膏在纵向上由下至上逐渐增多、白云岩逐渐减少，与泻湖共生的石膏较厚，在纵向上主要以层状或者较大的透镜体产出。

(2)渗透回流模式是蒸发泵模式的延伸与演变，可发育于潮坪、泻湖环境和开阔台地浅滩。潮坪和泻湖环境的白云石晶体晶粒较蒸发泵模式的大，可达细晶，常保留原岩结构；开阔台地浅滩环境下形成的白云石具有明显的生物钻孔特征，灰岩基质中还可见生物化石的碎片和碎屑。

(3)埋藏模式以发生白云石化作用的深度明显区别于其他模式，发育于台地边缘和发台内滩，大多伴生反映还原环境的黄铁矿，重结晶现象明显，所形成的白云石晶体晶粒大，具有压溶作用产生的溶蚀孔缝。台地边缘的白云石晶体晶粒不等，以粉晶、细晶及中晶为主，台内滩形成的白云石晶体晶粒主要为细晶、中晶及粗晶。

(4)微生物模式与蒸发泵模式和渗透回流模式时常相伴生，同样发育于潮坪和泻湖环境，形成叠层石白云岩类、凝块石白云岩类、泡沫绵层白云岩类、枝状石白云岩类、核形石白云岩和球状白云岩等微生物白云岩，形态特征明显区别于前三者白云石的特征。

(5)蒸发泵模式到埋藏模式埋藏深度逐渐加深，结晶速率逐渐减慢，白云石化程度逐渐彻底，各模式有序度和Mg/Ca逐渐增加；蒸发泵模式白云石为沉积成因，MgO-CaO线性正相关，渗透回流模式和埋藏模式白云岩为交代和重结晶成因，MgO-CaO线性负相关；蒸发泵模式和渗透回流模式白云岩为蒸发环境海水浓缩沉积形成，富含Na、Sr元素，缺乏Fe、Mn微量元素，埋藏模式则相反；蒸发泵模式白云岩到埋藏模式白云岩在阴极射线下，由不发光或发弱光转变为发亮光且具有环带状亮边，蒸发泵模式和渗透回流模式白云岩δ18O、δ13C偏正，埋藏模式白云岩δ18O、δ13C明显偏负。