白云石，一种含有钙和镁的碳酸盐矿物，是地球上最神秘的矿物之一。有关它的成因机制科学家一直众说纷纭。在现代地表常温常压环境下，白云石难以形成。但是，在远古时代，尤其是在前寒武纪和古生代海洋中，白云石大规模沉积并形成巨厚的白云岩；在中生代至新生代初期，白云岩则在陆相湖泊沉积中大量出现，海洋中的发育规模明显降低。现今白云石的稀缺性与远古时期白云石的丰富性两者之间的矛盾，被科学家称为“白云石之谜”。
湖相白云岩广泛分布于我国陆相含油气盆地，其不仅是重要的油气储层，还可反映成岩水体环境，并可作为区域乃至全球碳循环的重要调节器。我国东北的松辽盆地在晚白垩世时期是一个巨型陆地湖泊，孕育有青山口组和嫩江组两套重要的富有机质页岩地层，是盆地中常规和非常规油气资源的重要烃源岩。两套地层中频繁发育结核状和层状白云岩，但其成因机制尚不明晰。
通过对松辽盆地9100万年前的青山口组中白云岩结核进行微区硼（B）含量与硼同位素（δ11B）等地球化学分析（图1），发现白云岩成岩水为淡水到微咸水环境；基于同位素质量平衡计算模拟获得了碎屑端元和白云石端元的B含量与δ11B（图2），根据白云石端元δ11B（20.6‰）计算成岩水体pH值约为8.2，呈弱碱性，碎屑端元极轻的δ11B（-12.9‰）可能与陆地风化有关。无机碳同位素（δ13Ccarb=4.5‰‒9.4‰）表明产甲烷菌主导了白云石的形成。微生物活动、海侵以及可能的热液活动共同控制了白云石成岩水体环境的动态变化（图3）。
本项研究为我们描绘了淡水-微咸水中湖相白云石生长过程中动态变化的水体环境，为探明湖相白云岩成因机制及其油气地质意义提供支撑。
图1 白云岩结核地球化学特征
图2 白云岩结核碎屑端元与白云石端元B含量与δ11B模拟
图3 白云岩结核形成过程中湖水环境演化示意图
以上成果发表在：Yuke Liu, Huajian Wang, Jinyou Zhang, Yuntao Ye, Xiaomei Wang, Shuichang Zhang, 2025. Uncover the Diagenetic Water Condition and Dolomite Formation in the Songliao Basin 91 Ma.Journal of Earth Science, 36(3): 1109–1128.
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