永利6774app手机版官网特任副教授李茜在《Scientific Reports》發表題為“Using Mg isotopes to constrain the formation temperature of dolomite”的研究論文（圖1）。李茜為第一作者，永利6774app手机版官网為第一完成單位。
圖1. 文章首頁截圖.
白雲石的合成研究表明，水合作用會抑制鎂離子進入碳酸鹽礦物中，這使得在地表溫度和壓力條件下形成白雲石變得具有挑戰性。這個發現與地質觀察結果一緻，指出現代沉積物中白雲石的稀缺性。與此相反，從前寒武紀到古生代的岩石記錄中發現了大量的白雲岩層，沉積厚度超過數百米，覆蓋了數千平方公裡。這一獨特的地質現象，加上合成嘗試的失敗，催生了“白雲石問題”，困擾了地質學家幾個世紀。（Li et al., 2024 a, b）。經過廣泛探索，關于白雲石成因機制提出了三種主要假設：（I）近地表低溫成因：在海洋或地表沉積物的孔隙中，低溫條件下（≤60°C）初步形成無序白雲石，随後在早期成岩過程中轉化為晶格有序白雲石。（II）埋藏成因：碳酸鈣礦物前體（如方解石）在長期埋藏過程中轉變為白雲石，通常通過超過60°C的地下或孔隙流體推動。（III）熱液成因：富鎂熱液流體，主要受構造-熱液活動控制，通常超過100°C，當其溫度遠高于周圍岩石時，促進白雲石化。 這些假設強調了形成溫度在解釋白雲岩成因中的重要性。準确确定白雲石形成溫度至關重要，因為它能夠揭示白雲岩形成環境的物理化學條件，并為解決“白雲石問題”提供寶貴的見解。
由于鎂同位素在白雲石的成岩過程中具有穩定性，而且同位素平衡分餾與溫度之間存在較強的關系，因此鎂同位素成為估算白雲石形成溫度的一個有前景的工具（Li et al., 2023 a, b）。在本研究中，我們分析了來自中國塔裡木盆地自寒武紀到奧陶紀的不同白雲石樣品的鎂同位素組成（δ26Mg），以評估鎂同位素作為白雲石溫度計的潛力（圖2）。
圖 2.從埃迪卡拉紀至奧陶紀期間塔裡木盆地内的構造活動與地層組成
研究結果表明：微-粉晶白雲石（D1）的δ26Mg值範圍為−1.98到−1.69‰，細-中晶白雲石（D2）為−1.68到−1.33‰，中-粗晶白雲石（D3）為−2.35到−1.99‰。根據鎂同位素平衡分餾溫度方程，Δ26Mgdol−fluid= −0.1554(±0.0096) ×106/T2或 Δ26Mgdol−cal= 0.1453(±0.0106) × 106/T2，計算得到D1的形成溫度範圍為45.0到65.4°C，D2為53.1到73.9°C，D3為142.4到173.9°C 或 156.4到189.0°C（圖3和圖4）。這些溫度估算值與先前文獻中相同地層的流體包裹體和耦合同位素研究所得的溫度結果接近，支持了鎂同位素作為白雲石形成溫度測定方法的可靠性。本研究提出了一種創新的方法，利用鎂同位素評估白雲石的形成溫度，為解決“白雲石問題”提供了重要的見解。
圖 3.關于D1和D2形成溫度的鎂同位素計算結果
圖4.關于D3形成溫度的鎂同位素計算結果
論文信息：Li, X., Zhu, G, Ai, Y., Zhang, Z., Chen, W., Li, T., & Duan, P. (2025). Using Mg isotopes to constrain the formation temperature of dolomite. Scientific Reports, 15(1), 1-17.
參考文獻：
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Li, X., Zhu, G, Li, T., Zhou, L., Wu, Y., Shen, B., & Ning, M. (2023a). Conservative behavior of Mg isotopes in dolomite during diagenesis and hydrothermal alteration: A case study in the Lower Cambrian Qiulitage Formation, Gucheng area, Tarim Basin. Applied Geochemistry, 148, 105540.
Li, X., Zhu, G, Chen, Z., Li, T., Wang, S., Ai, Y., & Tian, L. (2023b). Mg isotopic geochemistry and origin of Early Ordovician dolomite and implications for the formation of high-quality reservoir in the Tabei area, Tarim Basin, NW China. Journal of Asian Earth Sciences, 105757.
