白云岩难题

白云岩难题

白云岩作为含油沉积层序的一部分受到行业的专注，并且白云岩与一些铅锌矿床有关，在20世纪50年代，这两个因素在很大程度上成为人们广泛开展白云岩研究的推动力。然而，在1957年，随着一篇题为“白云岩难题”文章的发表，迅速出现了许多围绕白云岩成因问题的争议[1]。

在此之前，针对白云岩的争议已不是什么新鲜事，自法国地质学家Déodat de Dolomieu（1750－1801年）发现白云岩以来，有关这种岩石的讨论就一直是一个饱受争议的话题。在Dolomieu所处的年代，所有岩石的成因都是争议的根源，存在着两种极化的观点，即James Hutton的火成论观点和Abraham Werner的水成论观点，前者认为火山作用形成岩石，而后者则认为洪水是结晶作用的原因。这对解决白云岩的成因问题并没有帮助，白云岩常常会违背其中一个最早的地质学原则：虽然已经很明确沉积岩是按层序沉积的，同样也会明显发现白云岩并不遵守这一叠覆规则，而通常是穿过沉积边界。

截至1916年，至少提出了十多种解释白云岩成因的流行理论。部分问题在于，早期的矿物稳定性实验表明，与沉积层序中通常存在的环境条件相比，白云岩应该形成于更高的温度和压力环境下。后续的研究否定了这一观点，并指出事实上与白云岩形成有关的海水处于极度过饱和状态，并且理论上白云岩应该能在地球表面通常存在的较低温度环境下形成。

遗憾的是，根本无法用实验来证明结晶原理。据Land在1998年的报道，研究人员花费32年的时间进行了一系列实验，实验温度约为25°C（77°F），并处于1000倍过饱和状态，但并未成功形成任何白云岩[2]。令研究人员更为困惑的是，他们发现在现代沉积层（如澳大利亚东南部Coorong的沉积层）中，类似白云岩的矿物沉积物（原白云岩）明显会形成准同生白云岩。正如Land指出的那样，这一问题很可能是一个动力学问题，并且根据地质年代表测量的时间跨度是人工合成白云岩所需的关键因素。尽管如此，关于白云岩的成因问题，人们仍在不断推出各种模式，包括最近提出的微生物反应介导作用。

这些化学不确定因素在一定程度上使得白云岩的形成环境仍是一个饱受争议的问题。白云岩以不同的方式与蒸发岩、叠层石和岩溶等联系在一起，形成模式涉及蒸发抽汲、渗透回流、混合层及大规模台地循环等。

白云岩的岩相特征可在很大程度上反映白云岩的经济重要性。由于白云岩的密度高于其通常置换的文石和方解石的密度，因此许多研究人员认为这一过程会导致体积缩减，从而表现为孔隙度和渗透率的增加。然而，许多白云岩是由晶体组成，这些晶体不带有其前身所留下的痕迹，白云岩甚至会包含堵塞孔隙的白云石胶结物（请参见“白云岩油气藏评价”，第31页）。

多年来，行业内曾多次召开各种会议来探讨“白云岩难题”，国际沉积学家协会、经济古生物学家和矿物学家协会以及伦敦地质学会均出版了许多相关刊物。这些会议及其出版物反映了人们在白云岩问题上的最新思路，正如Land所指出的那样，虽然这一过程很缓慢，但我们还是不断向前迈进[3]。

也许假设存在一个单一的解决方案正是我们的错误所在。提出的各种白云岩形成机理和环境是以证据为基础的，但在个别岩层露头或小的岩石组中，这些机理和环境可能不会像预期那样广泛适用，而这一事实也许会将其排除在外。同样也应以这个角度来审视本期中有关白云岩的文章。现今，研究人员是否正在进入研究误区，还是已经选择了正确的研究方向向前迈进?

Colin Braithwaite

格拉斯哥大学

高级研究员

苏格兰格拉斯哥

Colin Braithwaite在伦敦大学国王学院获得地质学一等荣誉学位以及碳酸盐岩沉积学博士学位。在加入格拉斯哥大学（任荣誉研究员）之前，他在苏格兰圣安德鲁斯大学皇后学院（现为邓迪大学）任职。他一直致力于碳酸盐岩研究，包括白云岩和磷灰岩。Colin曾在2004年担任伦敦地质学会特刊“The Geometry and Petrogenesis of Dolomite Hydrocarbon Reservoirs”的责任编辑。作为一名特许地质学师，他曾在多家国际期刊中发表了70多篇同行评审文章，他还是有关碳酸盐岩和沉积岩一书的作者，并且是近期出版的有关第四纪碳酸盐岩一书的作者之一。

1. Fairbridge RW：“The Dolomite Question”，LeBlanc RJ和Breeding

JG（编辑）：Regional Aspects of Carbonate Deposition：A

Symposium。美国俄克拉何马州Tulsa：经济古生物学家和矿物

学家协会（SEPM）特刊，第5期（1957年）：125-178。

2. Land LS：“Failure to Precipitate Dolomite at 25 Degrees C from Dilute

Solution Despite 1000-Fold Oversaturation After 32 Years”，Aquatic

Geochemistry，4卷，第3－4期（1998年9月）：361-368。

3. Land，参考文献2。

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