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由于現代海水不能直接沉淀白云石，在常溫常壓條件下也不能人工合成出白云石來，所以人們普遍認為至少寒武紀以后的白云巖主要是碳酸鹽沉積物或石灰巖的白云石化產物。

地質環境中白云石化所需Mg2+主要來源于成巖流體、巖漿巖及其他固體礦物和生物，這些Mg經特定的流體動力學機制交代方解石中的Ca2+使之轉化為白云石。

通常，白云巖中的晶間孔成因主要有三種：一是原來就存在于白云石晶間的微孔在白云石重結晶后連片擴大的孔隙；二是白云石重結晶過程中，多余的Ca、Na、Fe、Mn等組分被帶走形成的孔隙；三是白云石重結晶后，成分和晶體結構逐漸接近理想狀態，單位晶胞體積變小而形成的孔隙。

正是由于混合水出現的廣泛性使得用混合水機理解釋古代白云巖也很廣泛。

白云石是方解石在高鎂離子水（鎂離子比鈣離子的比例很大，可達到20：1）的作用下發生交代作用沉積而成的。主要有回流滲透作用和毛細管蒸發作用兩種白云石化作用。目前還無法找到自主結晶原生的白云石，基本認為白云石是方解石和文石白云石化形成的。

白云石對方解石或文石的交代作用，稱白云石化作用，交代充分者稱白云巖化作用。白云巖化是個非常復雜的理論問題，它牽涉到白云巖的成因，而且有重大的實際意義，因為通過白云巖化的減體積效應可增大巖石的孔隙度。

1、白云石是方解石在高鎂離子水（鎂離子比鈣離子的比例很大，可達到20：1）的作用下發生交代作用沉積而成的。主要有回流滲透作用和毛細管蒸發作用兩種白云石化作用。目前還無法找到自主結晶原生的白云石，基本認為白云石是方解石和文石白云石化形成的。

2、白云石，是一種常見的碳酸鹽礦物，在湖泊、淺海底下、鹽水的回流區或者早期到晚期的埋藏環境中生成。但是在全新世沉積物中是罕見的。大半個世紀以來，經過不斷的積累和發展，地學界對于20余種不同類型的白云石成因模式已經有了不同的認可度。

3、由于現代海水不能直接沉淀白云石，在常溫常壓條件下也不能人工合成出白云石來，所以人們普遍認為至少寒武紀以后的白云巖主要是碳酸鹽沉積物或石灰巖的白云石化（dolomitization）產物。

4、海相沉積成因的白云巖常與菱鐵礦層、石灰巖層成互層產出。在湖相沉積物中，白云石與石膏、硬石膏、石鹽、鉀石鹽等共生。白云石是碳酸鹽礦物，分別有鐵白云石和錳白云石。它的晶體結構像方解石，常呈菱面體。遇冷稀鹽酸時會慢慢出泡。有的白云石在陰極射線照射下發橘紅色光。

從其形成條件而言，可將白云巖分為三類：原生白云巖：原地沉積的白云巖，是在干燥炎熱的氣候（28℃～35℃）下蒸發作用而成。鹽度高，水淺（0 ～3 米深的潮汐帶上），PH值高于3 的咸化潟湖或海灣中形成，也可在陸上咸湖中形成，并常伴生有膏鹽層。

白云巖是碳酸鹽巖中的另一大類巖石，可單獨產出，也可與石灰巖或砂巖等共生，或者在石灰巖中以斑塊、條帶形式存在。白云巖風化面常布滿方向雜亂的“刀砍紋”，沉積構造則與石灰巖相仿。除前寒武紀白云巖可含結構纖細的藻細胞痕跡化石外，自寒武紀以來的白云巖一般沒有化石，或者只有化石的假象。

但在解釋中、新元古代的白云巖成因方面提供了一些依據。

方沸石。遼河西部沙河街組白云巖的成因機制是方沸石。白云巖石具有復雜的礦物組分和沉積構造，是一套泥質白云巖和白云質泥巖組合。利用巖石薄片鑒定、X衍射全巖分析、掃描電鏡、電子探針等方法，首次發現該白云巖石含有大量沉積成因方沸石，其呈紋層狀與泥晶白云石混雜沉積，局部可成為方沸石巖。

白云巖主要是由石灰巖交代而成（圖版3-11，3-12）。白云巖化作用主要發生在半干旱地區的潮間-潮上帶，于沉積后不久即準同生階段形成，也可能發生于更晚的成巖階段。早期白云巖顆粒一般很細，伴隨有標示潮上帶的構造，如干裂、蒸發巖及其假晶、隱藻紋層石（圖版3-13，3-14）和窗孔構造。