王曉曉 ，韓作振，李明慧 *，方小敏 ，趙延洋

1. 中國科學(xué)院 青藏高原研究所，北京 100101；2. 中國科學(xué)院 青藏高原地球科學(xué)卓越創(chuàng)新中心，北京 100101；3. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；4. 山東科技大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，青島 266590

1 引言

白云石理論分子式為CaMg(CO3)2，但多數(shù)天然形成的白云石含有過量的Ca2+，其組成為Ca1.16Mg0.94(CO3)2—Ca0.96Mg1.04(CO3)2(Last,1990; Warren, 2000)。Fe、Mn、Co、Zn等 元 素 常 與白云石晶格中的Mg產(chǎn)生類質(zhì)同象替代，如Mg2+:Fe2+≤4:1時形成鐵白云石。大部分白云石出現(xiàn)在古代沉積物中，現(xiàn)代白云石沉積主要出現(xiàn)在受海洋影響的潮坪環(huán)境和內(nèi)陸干旱區(qū)的鹽湖環(huán)境中，而且無機(jī)環(huán)境下無法合成白云石（Land, 1998; Wright, 1999; Warthmann et al., 2000），白云石的成因是長期困擾學(xué)者們的焦點(diǎn)問題。目前認(rèn)為反應(yīng)動力機(jī)制是影響白云石形成的主要因素，圍繞這一機(jī)制，學(xué)者們提出了多種白云石成因模式，如準(zhǔn)同生、毛細(xì)管濃縮、回流滲透、埋藏作用 （王茂林等, 2013; 趙文智等, 2018）、構(gòu)造熱液作用和微生物白云石化作用（Vasconcelos and McKenzie, 1997）等。其中，微生物在白云石形成過程中的作用廣受關(guān)注，如硫酸鹽還原菌新陳代謝活動對白云石沉淀過程具有促進(jìn)作用（Vasconcelos and McKenzie, 1997; Hinrichs et al., 1999; Roberts et al., 2004），微生物的介導(dǎo)作用能在地表?xiàng)l件下促使原生白云石的沉淀（Bontognali et al., 2010）。

白云石作為一種碳酸鹽礦物，首先是一種蒸發(fā)鹽類礦物（曲懿華等, 1979），因此，蒸發(fā)作用是白云石形成的必要條件之一。既然無機(jī)環(huán)境下無法合成（Land, 1998），那么有機(jī)環(huán)境 （如微生物活動） 也是白云石礦物形成的必要條件之一。白云石的形成需要大量Mg2+的存在，而高M(jìn)g2+的水體與鹽度有一定聯(lián)系。因此，本文擬選擇柴達(dá)木盆地西部千米鉆孔SG-1中的白云石，分析不同鹽度環(huán)境下白云石礦物的成因及環(huán)境意義。

2 地質(zhì)背景

2.1 區(qū)域地質(zhì)概況

柴達(dá)木盆地是位于青藏高原東北部的封閉斷陷型盆地，四周被昆侖山脈、祁連山脈、阿爾金山脈環(huán)繞。盆地內(nèi)部自邊緣至中心分別由洪積礫石扇形地 （戈壁）、沖積—洪積粉砂質(zhì)平原、湖積—沖積粉砂粘土質(zhì)平原、湖積淤泥鹽土平原組成同心帶狀地貌，盆地內(nèi)共分布有大小鹽湖20余個 （Yang et al., 2013）。柴達(dá)木盆地屬高原大陸性氣候，常年受西風(fēng)控制，且受到蒙古高壓反氣旋的影響，氣候十分干燥（方小敏等, 2008）。降水由四周向盆地中心遞減，四周山區(qū)年降水量為150～300 mm，盆地中心年降水量小于50 mm，西北部僅為25 mm，盆地內(nèi)部蒸發(fā)能力高達(dá)1800 mm以上。

2.2 鉆孔概況

SG-1鉆孔位于柴達(dá)木盆地西部的察汗斯拉圖次級盆地，該次級盆地位于堿山和鄂博梁兩個背斜之間，北鄰阿爾金山（圖1）。該次級盆地的沉積物主要為上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)的湖泊沉積物，地表大部分覆蓋著堅(jiān)硬的鹽殼，古柴達(dá)木湖在漸新世中晚期已經(jīng)推進(jìn)到察汗斯拉圖地區(qū)，自上新世末期以來陸續(xù)出現(xiàn)鹽類沉積（Chen and Bowler, 1986; 魏新俊等, 1993）。SG-1鉆孔巖芯全長938.5 m，鉆孔的古地磁年代范圍為2.77～0.1 Ma（Wang et al., 2012）。鉆孔沉積特征顯示為碳酸鹽粘土層與純的蒸發(fā)鹽層交互疊加，巖相沉積學(xué)分析認(rèn)為， 2.77 Ma 以來該次級盆地經(jīng)歷了5種沉積環(huán)境，即半深水淡水—半咸水湖泊、淺水咸水湖泊、常年性鹽湖、干鹽灘暫時性鹽湖和干鹽灘鹽泥坪沉積環(huán)境，2.8 Ma以來研究區(qū)干旱化程度總體上呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢，演化過程可劃分以下幾個階段：2.8～2.5 Ma為半深淡水—半咸水湖；2.5～1.2 Ma為淺的咸水湖為主，其中1.8～1.6 Ma為半深水淡水—半淺水湖泊，2.2～2.0 Ma為常年性鹽湖；1.2～0.6 Ma為常年性鹽湖；0.6～0.1 Ma為干鹽灘暫時性鹽湖和鹽泥坪交替沉積，0.1 Ma以后湖泊沉積中斷，形成堅(jiān)硬的干鹽殼地貌景觀（Wang et al., 2012）。

圖1 SG-1鉆孔位置圖（修改自Wang et al., 2012）Fig. 1 Map of the Qaidam Basin, showing the SG-1 drill site (modified from Wang et al., 2012)

蒸發(fā)鹽層以石鹽為主，另外還含有石膏、芒硝、鈣芒硝、雜鹵石、尤鈉鈣礬、白鈉鎂礬等鹽類礦物（Li et al., 2013），非鹽層的礦物主要是硅酸鹽礦物 （如石英、長石等）和碳酸鹽礦物（白云石、鐵白云石、方解石、文石等） （李明慧等, 2010），也有少量石膏和石鹽等鹽類礦物。

3 鉆孔中的白云石和鐵白云石

鉆孔中白云石、鐵白云石半定量含量的計(jì)算及白云石有序度分析，主要是利用早期XRD數(shù)據(jù) （李明慧等, 2010; Li et al., 2013），測試儀器型號為Rigaku D/MAX-2000，CuKα, 1.5406?，分析時的工作電壓為40 kV，工作電流40 mA，掃描速度10°/min，采樣步寬采用0.01°。利用Jade 6.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理。

白云石的掃描電鏡圖片與能譜分析于北京核工業(yè)地質(zhì)研究院完成，掃描電鏡型號為FEI Nova nano SEM 450，能譜儀型號為牛津IE250X-max80，測試時加速電壓選擇15 kV；鐵白云石的掃描電鏡圖片與能譜分析于清華大學(xué)完成，掃描電鏡型號為HITACHI SU8200，能譜儀型號為Bruker FlatQuad，測試時加速電壓選擇10 kV。

白云石的晶體結(jié)構(gòu)為菱面體，鐵白云石是由Fe2+取代白云石晶格中的Mg2+而形成的，晶體結(jié)構(gòu)并未發(fā)生較大改變，因此晶體結(jié)構(gòu)也近似為菱面體，在掃描電鏡下可大致識別，能譜分析可進(jìn)一步確定其為白云石或鐵白云石。

XRD衍射數(shù)據(jù)中，白云石、鐵白云石的判斷依據(jù)主要是三強(qiáng)峰的出現(xiàn)，白云石的三強(qiáng)峰為CuKα 2θ°≈30.9°，d≈2.8860 ?；CuKα 2θ°≈41.1°，d≈2.1920 ?；CuKα 2θ°≈51.1°，d≈1.7860 ?（圖2）。 鐵白云石的三強(qiáng)峰為CuKα 2θ°≈30.8°，d≈2.9010 ?；CuKα 2θ°≈40.9°，d≈2.2010 ? ；CuKα 2θ°≈50.8°，d≈1.7950 ?（圖3，圖4，圖5）。

圖2 白云石X射線衍射圖譜 Fig. 2 The XRD results of dolomite

圖3 鐵白云石X射線衍射圖譜Fig. 3 The XRD results of ankerite

圖4 白云石掃描電鏡圖片與能譜Fig. 4 SEM and EDS of the dolomite

圖5 鐵白云石掃描電鏡圖片與能譜Fig. 5 SEM and EDS of the ankerite

白云石含量為0～44%，主要集中在鉆孔下部500 m，即938.5～400 m范圍內(nèi)，自2.8 Ma至0.1 Ma呈降低趨勢 （圖6）。咸水湖環(huán)境下（2.8～2.2 Ma和2.0～1.2 Ma）白云石的平均值分別為3.65%、2.79%，鹽湖環(huán)境下（2.2～2.0 Ma和1.2～0.1 Ma）白云石含量的平均值分別為3.79%、2.33%（圖6）。

鐵白云石的含量為0～31%，主要集中在鉆孔下部約418 m，即938.5～520 m范圍內(nèi)。與白云石的變化類似，鐵白云石主要集中在咸水湖環(huán)境中 （2.8～2.2 Ma和2.0～1.2 Ma），平均含量分別為2.37%，2.97%，鹽湖環(huán)境（2.2～2.0 Ma）的鐵白云石含量平均值為2.46%，1.2～0.1 Ma階段極端干旱，僅少量樣品中有鐵白云石 （圖6）。鐵白云石含量整體變化趨勢為在2.8～2.0 Ma逐漸增加，在2.0 Ma之后減少，且含量極低。白云石和鐵白云石具有很好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)R2=0.59.

圖6 SG-1鉆孔巖性巖相、沉積環(huán)境和沉積物中白云石與鐵白云石含量及不同環(huán)境中的平均含量（鉆孔巖性巖相、沉積環(huán)境修改自Wang et al., 2012; 白云石與鐵白云石含量引自李明慧等，2010; Li et al., 2013）Fig. 6 Lithologic facies, sedimentary environment and content of dolomite and ankerite in the core SG-1 with averages in saline and brackish stages (The lithologic facies, sedimentary environment modified from Wang et al., 2012; Contents of dolomite and ankerite are after Li et al., 2013)

白云石的有序度(δ)一般表示為（015） (CuKα 2θ≈35.3°)與 (110) (CuKα，2θ≈37.3°) 衍 射 強(qiáng) 度 的比值，即δ=I(015) / I(110) （黃思靜, 1990）。理想的白云石中，Ca2+離子和Mg2+數(shù)目完全相同，且 Ca2+、Mg2+以及CO32-三者在晶面（001）方向上呈現(xiàn)出完全有序的排列，（015）與（110）衍射峰強(qiáng)度相同，這種情況下的白云石有序度為1。與此相反，（001）方向上三者完全無規(guī)則排列時，（015）衍射峰強(qiáng)度為0，這種情況下的白云石有序度為0 （曾理等， 2004）。選取鉆孔中白云石、鐵白云石含量較高的樣品進(jìn)行白云石和鐵白云石有序度的計(jì)算，如表1和表2。白云石的有序度為0.19～0.52，鐵白云石的有序度為0.40～0.99，白云石的有序度均較低且普遍低于鐵白云石的有序度?？ㄆ自剖顝?qiáng)峰 d(104)為2.8860 ?，樣品中白云石的d(104) 值普遍高于2.8860 ?（表2），可能是白云石中的部分Mg被Fe替代，導(dǎo)致d(104)增高。在處于蒸發(fā)環(huán)境的高鹽度水體中沉淀出來的白云石富含Ca，由于快速增長晶體的封閉作用，離子通常被擠出“正?！钡奈恢?，使得Ca2+和Mg2+的占位排列變得不規(guī)則，致使有序度比較低。

表1 SG-1鉆孔白云石有序度（數(shù)據(jù)引自李明慧等,2010;Li et al.,2013）Table 1 Degree of order of dolomite in the core SG-1(data are after Li et al., 2013)

表2 SG-1鉆孔鐵白云石有序度(數(shù)據(jù)引自李明慧等,2010;Li et al.,2013)Table 2 Degree of order of ankerite in the core SG-1(Data are after Li et al., 2013)

4 討論

4.1 蒸發(fā)在白云石形成過程中的作用

湖泊演化過程中，隨著蒸發(fā)作用的增強(qiáng)，湖水濃度升高，礦物先后析出，析出次序與其溶解度和當(dāng)時鹵水的濃度有關(guān)，一般經(jīng)歷六個階段：（1）碳酸鹽—石膏階段；（2）石鹽沉積階段；（3）硫酸鈉、鎂鹽階段；（4）鉀鎂鹽沉積階段；（5）光鹵石沉積階段；（6）水氯鎂石沉積階段（趙澄林等, 2001）。CaCO3析出時，湖水鹽度一般約為現(xiàn)代海水的2～3倍（Warren, 1989）。白云石是湖泊演化早期的產(chǎn)物。這也解釋了鉆孔SG-1中白云石主要集中在鉆孔下部500 m的原因，即白云石是在咸水湖階段大量析出的，鹽湖階段析出的主要是硫酸鈉鎂鉀鹽、氯化物等鹽類礦物。

白云石的理論分子式為CaMg(CO3)2，因此，水體中大量存在的Mg2+是形成白云石沉淀的必要條件之一。而蒸發(fā)的作用就是提高水體中Mg2+的濃度，形成白云石的過飽和溶液。碳酸鹽礦物的沉積順序一般為方解石、文石和白云石，隨著蒸發(fā)作用的增強(qiáng)，方解石和文石先后析出，水中Ca2+大量減少，總陽離子中Mg2+含量升高，Mg/Ca比值增加，為白云石的形成提供了充足的Mg2+。

4.2 微生物在白云石形成過程中的作用

無機(jī)環(huán)境下，即使溶液過飽和也不能析出白云石，而微生物參與后就可以析出（Last, 1990; Land, 1998）。可能的原因是，無機(jī)溶液中鎂的存在形式除了Mg2+外，還有Mg(OH)2、MgSO4或MgCO3，這些存在形式均降低了Mg2+的活度，低溫條件下Mg2+難以擺脫束縛進(jìn)入白云石晶格中（Lippmann, 1982），且MgSO4還會吸附于正在成核的晶體表面，減緩白云石晶體生長（Slaughter and Hill, 1991）。微生物參與后，其介導(dǎo)作用幫助Mg2+克服了化學(xué)動力障礙，進(jìn)入碳酸鈣晶格形成白云石。

微生物可以存在于各種環(huán)境中。湖泊環(huán)境中，能誘導(dǎo)白云石沉淀的微生物類型主要有硫酸鹽還原菌、產(chǎn)甲烷菌以及嗜鹽需氧細(xì)菌等（蔣啟財(cái)?shù)? 2017）。特別是硫酸鹽還原菌，出現(xiàn)在很多鹽湖和咸水環(huán)境中，并對白云石的析出產(chǎn)生影響 （表3）。一般認(rèn)為，微生物在白云石形成過程中的具體作用是改變?nèi)芤旱奈h(huán)境。如細(xì)菌降解有機(jī)質(zhì)過程中會釋放出CO2、NH4+和HCO3-，降低pH值（蔣啟財(cái)?shù)? 2017），微環(huán)境的改變有利于Mg2+進(jìn)入白云石晶格。

雖然鉆孔SG-1沒有細(xì)菌種類的研究，但青藏高原咸水湖和鹽湖中均有大量嗜鹽細(xì)菌和硫酸鹽還原菌（孔維棟, 2013）。與西藏湖泊相比，柴達(dá)木盆地硫酸鹽礦物特別發(fā)育（鄭喜玉等, 2002），而且該鉆孔發(fā)育大量硫酸鹽礦物（Li et al., 2010；2013），推測有硫酸鹽還原菌的存在。不同微生物對鹽度變化有不同的適應(yīng)能力，如硫酸鹽還原菌生存的鹽度上限為240 g/L，最佳的生長鹽度為100 g/L（Warthmann et al., 2005; Belyakova et al., 2006; Kjeldsen et al., 2007），產(chǎn)甲烷菌最佳的生長鹽度為0.23～0.35 g/L，上限為25 g/L（Rinzema et al., 1988; Vallero et al., 2003），而異養(yǎng)需氧細(xì)菌在實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)基下的鹽度均為35 g/L（Sánchez-Román et al., 2008; 2009）。另外，鹽湖的定義是鹽度＞50 g/L的湖泊（張彭熹等，2002），石鹽析出時鹵水濃度是海水的11倍，即鹽度＞38.5 g/L，而硫酸鉀鎂鹽析出時的濃度一般是現(xiàn)代海水的63倍，即鹽度＞220 g/L（Warren, 1989），因此，細(xì)菌的作用主要出現(xiàn)在咸水湖和早期鹽湖，如2.2～2.0 Ma期間，該階段鹽類礦物只有石鹽（Li et al., 2010），其鹽度低于硫酸鹽細(xì)菌的生存上限（Warthmann et al., 2005; Belyakova et al., 2006; Kjeldsen et al., 2007），因此2.2～2.0 Ma期間白云石含量并不低 （圖6）。1.2～0.1 Ma的鹽湖階段出現(xiàn)白鈉鎂礬、雜鹵石等硫酸鈉鎂鹽和硫酸鉀鎂礦物（Li et al., 2010），這個時期鹽度可能高于220 g/L，說明能存活的微生物數(shù)量極少，導(dǎo)致該階段白云石含量低。這也驗(yàn)證了微生物在白云石形成過程中必不可少的作用。

表3 湖泊環(huán)境生物成因白云石研究實(shí)例(修改自蔣啟財(cái)?shù)?2017)Table 3 Examples of biological genesis dolomite in lacustrine environment

營養(yǎng)元素磷也可以間接反映微生物的發(fā)育程度。在較長的時間尺度上，磷是控制湖泊生產(chǎn)力的關(guān)鍵限制因子。有機(jī)生物吸收溶解態(tài)的磷為自身生命活動提供營養(yǎng)元素，高生產(chǎn)力湖泊中的磷一般較高（Hammer, 1981）。有機(jī)生物死亡后沉積到表層沉積物，其中的有機(jī)質(zhì)部分一般會在微生物作用下降解和轉(zhuǎn)化，發(fā)生磷的釋放（張勇等, 2005），釋放于湖泊水體中的磷一部分又會被懸浮顆粒物吸附、沉降而貯存于沉積物中（王圣瑞等, 2007）。湖泊鹽度越高，生物和微生物種類和含量越少，有機(jī)質(zhì)含量也越少，湖泊營養(yǎng)程度低、磷含量就低。SG-1孔沉積物中P含量與白云石含量和沉積環(huán)境的變化基本一致（圖7），咸水湖環(huán)境下（2.8～2.2 Ma，2.0～1.2 Ma）和鹽湖早期階段 （2.2～2.0 Ma），P含量與白云石含量均較高，這是由于湖泊生產(chǎn)力較高時有機(jī)質(zhì)含量高，微生物更大幾率介導(dǎo)白云石沉淀，使其具有較高的含量；鹽湖晚期（1.2～0.1 Ma）鹽度很高，湖泊生產(chǎn)力降低，有機(jī)質(zhì)減少，湖泊溶解態(tài)P減少，說明微生物的生物化學(xué)作用減弱。

4.3 鐵白云石的成因

圖7 SG-1孔沉積物中磷(P)與白云石含量 (P含量引自Yang et al., 2013; 沉積環(huán)境引用自Wang et al., 2012)Fig. 7 Contents of P versus dolomite in sediments in the core SG-1 (P was after from Yang et al., 2013; Sedimentary environment after from Wang et al., 2012)

鐵白云石是白云石的一種，是Fe進(jìn)入晶格替代Mg而形成的，Mg：Fe摩爾比≤4:1，或Fe（Mn）CO3摩爾含量≥10%為鐵白云石（Lippmann, 1973）。因此，鐵白云石是晚于白云石形成的，二者具有不同的成因。影響鐵白云石形成因素有：充足的Fe2+來源；Fe2+是如何進(jìn)入白云石晶格的或形成鐵白云石的環(huán)境條件。目前認(rèn)為Fe2+有兩種來源：熱液來源和粘土礦物轉(zhuǎn)化過程中的釋放（Boles and Ramsayer, 1987）；無機(jī)環(huán)境中，F(xiàn)e2+只有在較高的溫度、還原條件下才能進(jìn)入白云石晶格交代白云石中Mg2+（張軍濤等, 2017），在50 MPa，100～200℃的條件下鐵白云石最易發(fā)生沉淀（You et al., 2013），在富鐵的流體中，鐵白云石通常比方解石和白云石更加穩(wěn)定。另外，低溫低壓條件下，微生物介導(dǎo)也可以析出鐵白云石（Lovley and Chapelle, 1995）。

SG-1鉆孔中，鐵白云石主要分布在520 m以下的咸水湖和鹽湖環(huán)境中（圖6），結(jié)合以上白云石成因的討論、及該鉆孔粘土礦物（Li et al., 2018）、沉積相變化（Wang et al., 2012）和柴達(dá)木盆地礦產(chǎn)資源分布（魏新俊等, 1993; 馬順清等, 2012）等，推斷鉆孔中鐵白云石鐵的來源可能包括熱液和粘土礦物轉(zhuǎn)換過程的釋放。第一，該鉆孔存在大量粘土礦物轉(zhuǎn)換的中間產(chǎn)物伊蒙混層，含量最高達(dá)53%，2.8～1.2 Ma伊蒙混層含量呈逐漸增加的趨勢（Li et al., 2018）；第二，柴達(dá)木盆地鹽類礦產(chǎn)資源發(fā)育，成鹽物質(zhì)的重要來源之一就是深部熱液流體（Lowenstein et al., 1989; 魏新俊等, 1993），并發(fā)育有典型的熱液礦床大風(fēng)山天青石礦（馬順清等, 2012），鄰近的堿山鉆孔SG-1b沉積物中出現(xiàn)了很多熱液礦物天青石（Fang et al., 2016）。第三，鐵白云石的有序度普遍高于白云石的有序度（表2，3）。熱液流體使周圍的溫度不斷升高，F(xiàn)e2+置換Mg2+的同時白云石的晶體結(jié)構(gòu)在高溫下發(fā)生調(diào)整，其有序度也不斷增高（曾理等, 2004）。因此，富鐵深部熱液（特別是鹵水）在溫度和壓力均高于圍巖的埋藏條件下，很有可能沿著孔隙、裂隙向上運(yùn)移與圍巖發(fā)生白云石化改造作用、熱液中的Fe2+進(jìn)入白云石晶格而形成有序度較高的鐵白云石。

SG-1鉆孔中，F(xiàn)e2+進(jìn)入白云石晶格的過程中可能有微生物的介入，但主要是無機(jī)環(huán)境下完成。主要理由是：（1）沉積物埋藏后，隨埋藏深度的增加溫度會升高，而且，熱液流體從深部進(jìn)入盆地，鉆孔下部沉積物獲得更多的熱量，這與鐵白云石主要集中在鉆孔下部（2.8～1.6 Ma，圖6）是一致的。與早期的觀點(diǎn)也是一致的，即無機(jī)環(huán)境下，F(xiàn)e2+在較高的溫度、還原條件下才能進(jìn)入白云石晶格交代白云石中的Mg2+（張軍濤等, 2017）。熱液流體與埋藏環(huán)境之間存在的溫度和壓力差使得熱液沿著通道快速運(yùn)移，這種運(yùn)移是幕式的、間歇性的 （張中欣，2011），是鉆孔中鐵白云石的不均勻分布的原因之一；（2） 320 m以上（0.9～0.1 Ma）基本沒有鐵白云石（圖6），這個階段湖水鹽度極高，出現(xiàn)鹽湖演化后期的鈉鎂硫酸鹽和碳酸鈉鹽礦物（Li et al., 2010），微生物在這種環(huán)境下的存活幾率很低。因此，鉆孔SG-1的鐵白云石主要是無機(jī)環(huán)境下熱液流體交代白云石而形成的，但不排除微生物的作用。

5 結(jié)論

柴達(dá)木盆地西部鉆孔SG-1中出現(xiàn)大量白云石和鐵白云石，其含量范圍分別為0～44%，0～31%。二者分布不均勻，白云石主要分布在鉆孔下部500 m，而鐵白云石主要分布在下部的418 m。白云石是鹽類礦物的一種，在湖泊演化早期階段形成。蒸發(fā)作用為白云石形成提供了足夠高濃度的Mg2+，微生物的介導(dǎo)作用幫助Mg2+克服障礙進(jìn)入碳酸鈣結(jié)構(gòu)中，形成白云石晶體。低鹽度環(huán)境如咸水湖環(huán)境（2.8～2.2 Ma、2.0～1.2 Ma）早期鹽湖環(huán)境 （2.2～2.0 Ma）微生物作用強(qiáng)，白云石含量高，鹽湖晚期階段（1.2～0.1 Ma）微生物作用很弱，白云石含量很低。鐵白云石是Fe2+替代白云石中的Mg2+形成的次生礦物，F(xiàn)e2+有兩種來源：深部熱源和粘土礦物轉(zhuǎn)換過程中的釋放。Fe2+進(jìn)入白云石替代Mg2+的過程主要是在無機(jī)、高溫環(huán)境下完成的，但不排除微生物的介導(dǎo)作用。