镁同位素在“白云岩问题”研究中的应用及进展

困扰几代地质学家的'白云岩问题'不仅是重要的基础地质问题，而且与油气勘探开发实践密切相关。传统岩石学、地球化学研究手段在白云岩成因研究中起了重要作用，但均不能对其形成过程及Mg离子来源提供很好的约束。作为一种新兴的非传统稳定同位素，镁（Mg）同位素已经在白云岩问题研究领域受到了广泛关注。随着Mg同位素地球化学体系研究的不断深入，目前已经积累了大量不同时代、不同类型白云岩的Mg同位素数据。此外，通过理论计算、模拟实验与实际观测等方法，对白云岩（石）形成过程中的Mg同位素分馏研究已取得较大进展，为Mg同位素在白云岩问题研究中的应用奠定了坚实的理论基础。理论计算、实验模拟和实际观测的Mg同位素分馏存在较大差异，造成这种差异的原因一方面可能是模拟或实际观测的Mg同位素分馏未达到平衡，另一方面可能是实际白云岩的形成过程与理论过程不同。由于直接根据Mg同位素值判断白云岩成因存在较大难度，基于典型的白云石化地质模式，最新的研究建立了两个Mg同位素地球化学数值模型（DAR模型、AF模型），用于模拟不同白云石化过程中的Mg同位素变化，可对白云石化过程及Mg离子来源进行定量-半定量研究。其中DAR模型用于模拟海水白云石化过程的Mg同位素地球化学特征，而AF模型用于模拟流动水体白云石化过程的Mg同位素地球化学特征。通过这两个模型可以示踪白云岩的Mg离子来源并区分不同白云石化过程。尽管目前已建立的Mg同位素地球化学模型总体框架正确，但在适用范围和参数设置等方面存在一定不足，仍需要在后期研究中不断完善。