近日，2024级博士研究生高和婷以第一作者身份在《Chemical Geology》上发表了题为“New evidence for normal seawater dolomitization in the middle Permian”的研究论文。威廉williamhill为第一完成单位，导师朱光有教授为通讯作者。

该研究通过团簇同位素（Δ₄₇）测温、LA-ICP-MS U-Pb定年及多指标地球化学分析，系统论证了四川盆地中二叠统茅口组规模性白云岩是在海平面波动驱动下，由正常海水在浅埋藏条件下持续渗流主导形成，打破了传统蒸发或深埋藏热液模式的认识局限。该成果为“白云岩问题”的成因探讨提供了关键年代学约束和理论依据。

图1 论文首页

白云岩是古老碳酸盐岩地层中最常见的矿物之一，但实验室条件下低温合成白云岩的动力学障碍与地质记录中广泛分布的白云岩之间存在巨大矛盾，这一“白云岩问题”困扰学界逾两百年。传统模式多强调高盐度卤水回流、深埋藏或热液作用，然而，近年来越来越多证据表明，在缺乏蒸发岩或明显热液活动背景下，规模性白云岩仍可发育，暗示正常或轻微改造海水可能扮演关键角色。

研究团队以四川盆地中部茅口组白云岩为对象，系统采集了4口井和1条露头剖面共130件样品，涵盖微晶（D1）、细晶（D2）、中-粗晶（D3）三类基质白云岩及鞍状白云石（SD）。将高精度LA-ICP-MS U-Pb定年与团簇同位素测温技术系统应用于不同结构白云石的对比研究。获得了三组基质白云石年龄分别为254.2±3.9 Ma、250.7±5.1 Ma和249.2±2.5 Ma，在误差范围内不可区分，证实白云石化作用发生在沉积后不久的浅埋藏阶段。团簇同位素校正后恢复的原位形成温度为27.9°C至56.3°C，反演的成岩流体δ¹⁸O值为−0.8‰至+1.2‰（VSMOW），完全落在同期正常海水范围内（图2）。碳氧同位素（δ¹³C：2.79‰–6.03‰）、锶同位素（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr：0.70737–0.70768）及稀土元素配分模式均与二叠纪同期海水高度一致，结合低Mn/Sr比值和暗红色阴极发光特征，共同指示茅口组基质白云石（D1–D3）为准同生期至浅埋藏阶段正常海水交代的产物，而非深埋藏或热液成因。

图2 PH模型和SE模型模拟的茅口组碳酸盐岩成岩时间–温度

碳氧同位素垂向变化与高频海平面波动耦合良好，Al₂O₃、TiO₂、V等陆源指标及Sr/Ba比值的变化也同步响应海平面波动，证实海平面变化驱动的持续海水循环和周期性渗流是白云石化的核心动力学机制（图3）。

图3 茅口组高频层序与海平面响应（川中地区G1井）

由此提出“海平面波动驱动正常海水持续渗流”的白云石化机制：高频海平面变化促使正常海水周期性注入高能滩相孔隙系统，这种动态循环不仅维持了Mg²⁺的持续补给，更通过周期性过饱和度波动有效克服了低温条件下白云石沉淀的动力学障碍（图4）。

图4 中二叠茅口组白云岩成因模式图

该研究不仅为四川盆地茅口组白云岩储层成因提供了新的定量约束，证实了正常海水能够驱动平台规模的白云石化作用，为扬子地块及全球类似背景下的同期储层研究提供了重要参考。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2026.123599