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白云岩

白云岩

白云岩（Dolomite），是指以白云石为主要组分的碳酸盐岩类岩石，是沉积岩中分布最广的矿物，其外形与石灰岩相似，遇稀盐酸会缓慢生成气体或不反应。

白云岩主要在海洋环境中形成，同时可在交代原石灰岩中二次形成。通常呈土状和致密状，颜色常呈无色或白色也呈淡肉红色、浅黄色、浅黄灰色、灰褐色和灰白色等。其不溶于水。按形成条件可将白云岩分为原生白云岩、成岩白云岩、次生白云岩。按结构特征可分为结晶白云岩、残余异化粒子白云岩、碎屑白云岩、微晶白云岩等。

白云岩广泛用于建材、陶瓷、焊接、橡胶、造纸、塑料等工业中。其中，白云岩在冶金工业中主要用作熔剂、耐火材料、提炼金属镁和镁化物，也适于做内外墙涂料，还可用于橡胶、造纸的填料。

形成原因

白云岩的成因复杂多样，主要与形成环境、时间序列以及成岩作用密切相关。根据其形成阶段和机制，白云岩可以划分为（准）同生期低温白云岩、埋藏白云岩和构造-热液白云岩三大类。其中，（准）同生期低温白云岩的发育受古气候和古环境演化的影响，随着气候由潮湿向干旱变迁，依次发育海水（岛屿）白云岩、微生物白云岩和蒸发白云岩，直至形成膏盐岩沉积。海水（岛屿）白云岩多与地热对流或地形驱动的水流引起的海水白云石化有关；微生物白云岩为沉淀成因的原白云岩，而蒸发白云岩为交代成因的白云岩。埋藏白云岩则是在埋藏过程中，以交代、重结晶和次生加大等形式发生，其原岩可以是早期低温白云岩或大理石，随着埋藏深度增大、温度升高和白云石化作用时间延长，白云石晶体粒径逐渐增大，形成晶粒白云岩。构造-热液白云岩是在埋藏期由构造-热液作用形成的，常发育于断裂系统、不整合面或溶蚀孔洞等深源流体通道附近，以交代或重结晶的中粗-粗晶白云岩体或沉淀的鞍状白云石为主，常伴生热液矿物。总体而言，白云岩的形成是一个受时间序列和成岩环境演化控制的动态过程，不同类型白云岩在地质记录中具有一定的连续性和系统性。

特征

外观

白云岩的溶解面很不平整，局部地段白云石溶解速度小于方解石的速度，形成凹凸不平溶蚀面，风化面常有白云石粉及纵横交叉的刀砍状溶沟，在风化崩裂或挤压下容易形成近似等轴状尖锐棱角的小块。另外，纯大理石断口为贝壳状，石灰质白云岩断口不平。

颜色

白云岩主要由白云石组成，常混入石英、长石、方解石和粘土矿物。其表面颜色一般呈灰白色，少见为浅灰-白色。单从颜色上很难准确对其判断，想要更准确的区分，还需要结合其它特征。

硬度

一般情况下，白云岩的体积密度为2.87g/cm3，莫氏硬度在3.5-5，光电吸收截面指数为3.14，硬度大，用铁器不易划出擦痕。

物化特征

白云岩是一种以钙、镁、硅为主要矿物成分的沉积岩，属三方晶系，其晶体常呈马鞍状菱面体，集合体多为粒状或块状。由于含镁量较高，遇稀盐酸时表现为缓慢起泡或不起泡，且风化后易形成白色石粉，风化面上常残留白云石粉及纵横交错的刀砍状溶沟。同时，它还不溶于水。

分辨

白云岩主要由白云石（CaMg（CO3））2组成，主要化学成分是碳酸钙和碳酸镁。因此，用5%的稀盐酸滴在白云岩的新鲜表面，白云岩遇酸缓慢起泡或不起泡，并慢慢溶解。

石化的影响因素

镁离子

Mg2+来源具有多样性，主要有三个途径：成岩流体来源、岩浆岩及其他固体矿物来源，以及生物来源。如果环境中的Mg浓度较低，总量较少，那么在生物或细菌的作用下，可能只形成少量高钙低镁的白云石；如果环境中的Mg浓度较低但总量较高时，白云石化所需的过程可能会很长，通常具有雾心亮边和环带结构；如果环境中的Mg浓度较高但总量较少时，白云石会形成细小的单晶颗粒；而当Mg浓度高且总量也较多时，白云石可以形成大规模的成层白云岩，并且常常呈现出镶嵌结构和重结晶现象。因此，Mg浓度的变化对白云石形成过程和最终的岩石结构构造具有重要影响，不同的浓度条件会导致不同类型的白云石形成。

水文环境

水文条件在白云石化过程中确实扮演着至关重要的角色。特定的环境下可以促使富含Mg的流体与钙质碳酸盐岩相互作用并发生白云石化。

流体的运移机制

白云石化过程中的流体取决于形成环境和条件不同，可以有多个来源，包括海水、地层水以及深部热液等，但主要来自海水。

生物活动

Vaaconcelos(1995)利用硫酸盐还原细菌成功沉淀出与自然界潟湖特征类似的白云石，并首次明确提出了微生物白云岩。此后众多学者对其进行了相关研究，微生物新陈代谢活动的广泛分布，例如：硫酸盐还原菌、甲烷氧化菌、甲烷生成菌、喜氧喜盐菌等，可以在多种环境中促进白云石的沉淀，而这些白云石多出现在有机质富集的层位。微生物诱导白云石沉淀成为了白云石化在低温条件下的重要影响因素之一。

微生物表面常存在大量带负电荷的官能团，能够局部大量富集Mg2+、Ca2+离子，其次细菌细胞分泌的聚合物(EPS)和某些特定官能团可以有效降低Mg2+对水的相对静电引力，使得CO2−3CO32−能够突破水合壳层与Mg2+结合，进而更容易捕获Ca2+。

微生物活动能够影响局部水体的化学条件，并为白云石沉淀提供成核位点。例如硫酸盐还原细菌会消耗溶液中大量的二氧化硫−4SO42−，释放出原来与SO2−4SO42−紧密结合的Mg2+，同时形成CO2−3CO32−和HCO3−，提高溶液中的碱度和pH值，克服热动力学障碍，利于白云石沉淀。

应用

白云岩广泛用于建材、陶瓷、焊接、橡胶、造纸、塑料等工业中。白云岩煅烧时随着温度的上升会发生一系列变化，当温度达到1500℃时，其中的Mg0转化成为镁砂，Ca0转化成结晶的aCa0，其结构致密，耐火度可达2300℃，抗渣性强，因而在冶金工业上得到广泛的利用，可起到中和酸性炉渣、降低渣中F0的活度、减轻炉渣对炉衬的侵蚀的作用，是十分理想的冶金熔剂。在建材领域，白云岩是生产含镁水泥、外墙涂料和锜石配料的主要原料，其制品包括地板块、快速凝固路面材料和人造大理石等，具有优异的抗压强度、抗挠曲性能以及防火防水特性。在玻璃制造中，白云岩能延缓玻璃老化、增强玻璃强度并改善彩色玻璃的可塑性。化工轻工领域利用白云岩生产碱性碳酸镁、轻质氯化镁和高纯镁砂，同时作为橡胶、造纸、塑料等行业的优质填料，还可替代昂贵的二氧化钛用于粘合剂、密封塑料、油漆等产品。农牧业方面，白云岩作为矿物微肥可改良酸性土壤，制取钙镁磷钾肥，中和尿素造成的土壤酸性；作为饲料添加剂能促进畜禽生长发育。在环保领域，白云岩粉能抑制煤矿井下扬尘，并用于净化饮用水和工业用水。此外，白云岩在医药领域可用于生产泻利盐等药品。

分布情况

白云岩为北京市冶金辅助原料矿产的优势矿种之一，矿产地主要分布于房山区、昌平区、怀柔区，其次是门头沟区、密云区、平谷区、丰台区和延庆区。

分类

按形成条件可将白云岩分为原生白云岩、成岩白云岩、次生白云岩。按结构特征可分为结晶白云岩、残余异化粒子白云岩、碎屑白云岩、微晶白云岩等。

原生白云岩主要形成于半咸水或高盐度的潟湖、蒸发潮坪及内陆咸水湖泊环境，通过准同生作用或微生物介导沉淀形成，具有泥微晶结构、水平纹层发育、横向分布稳定等特征，常与石膏、硬石膏伴生。成岩白云岩是由碳酸钙沉积物与富含Mg²⁺的流体反应，经白云石化作用形成，典型特征为自形-半自形菱面体结构，具雾心亮边现象，常保留原始大理石结构，呈似层状、斑块状产出。后生白云岩则与深部热液活动相关，形成于后生阶段，表现为粗晶马鞍形结构，无环带构造，多呈脉状、枝状产出，常与萤石、重晶石等热液矿物共生。泥晶白云岩由小于0.005毫米的泥晶白云石组成，颜色为浅灰色，泥晶结构，块状构造，玻璃光泽，主要矿物位白云石，方解石含量占90%以上，泥质等为10%。

参考资料

白云岩(1).地球科学与技术学院地质博物馆.2025-04-15

白云岩成因类型、识别特征及储集空间成因.石油勘探与开发.2025-04-15

如何简易分辨喀斯特地区白云岩和石灰岩？.中国科学院亚热带农业生态研究所.2025-04-15

白云岩成因分析综述.hanspub.2025-04-15

泥晶白云岩（2）.地球科学与技术学院地质博物馆.2025-04-16

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