近日，矿产普查与勘探专业2024级博士生高和婷在中文核心（EI）期刊《地学前缘》发表题为“从晶体成核-生长热动力学剖析白云岩成因问题的新进展”的论文。博士生高和婷为论文第一作者，其导师朱光有教授为通讯作者。
白云石在古代地质记录中具有广泛的时空分布，是古代岩石中常见的矿物，也是现代海水中热力学稳定的碳酸盐相，在现代海洋环境中较为罕见；在实验室模拟海水条件下以无机方式合成白云石也极其困难。这是200多年来一直困扰地学研究者的“白云岩问题”，至今仍是沉积学领域中的一个谜题和热点。
为更好推进白云岩成因问题的研究进展，本研究从白云石晶体结构、热力学及动力学制约因素方面展开评述。提出生长动力学是制约白云石形成主控因素，将晶体结构分析与白云石晶体生长动力学机制相结合，尝试从原子尺度探索白云岩成因机制。
图1 白云石晶胞模型及图
图2 白云石的X射线衍射谱图及超结构衍射线（015），（021）和（101）
晶体结构分析表明，晶体结构控制了白云石的晶体类型、成核-生长速率、生长方向及其晶体最终形态，并决定了其热力学和动力学性质。热力学研究表明，现代海水具有析出白云石的热力学倾向，白云化反应可以在标准状态下进行，然而现代海水白云石的沉积量非常有限，建立新的热力学模型解释白云岩成因问题仍需结合实际加以验证可行性。动力学研究表明，海水中低温无机白云石形成困难的动力学因素包括Mg2+的水合作用、硫酸盐、阳离子有序化过程、CO32-的活性、溶液过饱和度以及成核位点的有无等。但对于这些因素研究的认识仍然存在分歧，并没有解决低温无机白云石形成的关键问题。
图3 碳酸钙成核和结晶路径示意图
图4 白云石晶体生长的原位液体电池TEM图像
高新技术的发展与应用，使矿物学研究向分子、原子尺度深入，为白云石形成机制的研究提供方向。因此，利用高新技术，结合晶体结构分析与晶体成核-生长热动力学理论，探讨白云石形成环境与演化特征，从原子尺度分析白云石晶体生长机制，为白云岩成因机制的认识提供了有益的视角。
参考文献：
高和婷,李茜,朱光有,李生,王瑞林,侯佳凯,张杰志,郑凯航,陈庆, 2025.从晶体成核-生长热动力学剖析白云岩成因问题的新进展.地学前缘1–30. https://doi.org/10.13745/j.esf.sf.2025.3.71
文章链接:https://link.cnki.net/doi/10.13745/j.esf.sf.2025.3.71
朱光有教授团队，近年来致力于研究白云岩储层成因机理与成储过程表征，相关研究成果已陆续发表在《Science China Earth Sciences》《Science ofthe Total Environment》《石油学报》《地质学报》等知名学术期刊上，引起国内外同行关注。为了方便大家查找，下面列了部分代表性文章题目：
Zhu, Guangyou, Xi Li, Tingting Li, Lei Zhou, Yuxuan Wu, Bing Shen和Meng Ning. 2023. Genesis mechanism and mg isotope difference between the sinian and cambrian dolomites in tarim basin. Sci. China Earth Sci. 66, 334–357.https://doi.org/10.1007/s11430-021-1010-6
Zhu, Guangyou, Zhenlun Wei, Wanqing Li, Xu Yang, Shuqin Cao, Xiaoyong Wu和Yubiao Li. 2023. Interface dissolution kinetics and porosity formation of calcite and dolomite (110) and (104) planes: An implication to the stability of geologic carbon sequestration. Journal of Colloid and Interface Science 650, 1003–1012.https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.07.035
Zhu, Guangyou,Zhenlun Wei, Xiaoyong Wu和Yubiao Li. 2023. New insights into the dolomitization and dissolution mechanisms of dolomite-calcite (104)/(110) crystal boundary: An implication to geologic carbon sequestration process. Science of The Total Environment 904, 166273.https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.166273
Zhu, Guangyou, Xi Li, Bin Zhao, Hua Jiang, Yinghui Cao, Yan Zhang, Weiyan Chen, Tingting Li和Jiakai Hou. 2024. Genesis and reservoir preservation mechanism of 10 000-m ultradeep dolomitein Chinese craton basin. Deep Underground Science and Engineering n/a.https://doi.org/10.1002/dug2.12112
朱光有,李茜,李婷婷,周磊,吴雨轩,沈冰,甯濛, 2023.镁同位素示踪白云石化流体迁移路径——以四川盆地石炭系黄龙组为例.地质学报97, 753–771.https://doi.org/10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2022057
朱光有,李茜, 2023.白云岩成因类型与研究方法进展.石油学报44, 1167.https://doi.org/10.7623/syxb202307012
朱光有,李茜,李婷婷,周磊,吴雨轩,沈冰,甯濛, 2023.镁同位素示踪白云石化流体迁移路径——以四川盆地石炭系黄龙组为例.地质学报97, 753–771.https://doi.org/10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2022057
