地球科学学院特任副教授李茜在《Scientific Reports》发表题为“Using Mg isotopes to constrain the formation temperature of dolomite”的研究论文（图1）。李茜为第一作者，长江大学为第一完成单位。
图1. 文章首页截图.
白云石的合成研究表明，水合作用会抑制镁离子进入碳酸盐矿物中，这使得在地表温度和压力条件下形成白云石变得具有挑战性。这个发现与地质观察结果一致，指出现代沉积物中白云石的稀缺性。与此相反，从前寒武纪到古生代的岩石记录中发现了大量的白云岩层，沉积厚度超过数百米，覆盖了数千平方公里。这一独特的地质现象，加上合成尝试的失败，催生了“白云石问题”，困扰了地质学家几个世纪。（Li et al., 2024 a, b）。经过广泛探索，关于白云石成因机制提出了三种主要假设：（I）近地表低温成因：在海洋或地表沉积物的孔隙中，低温条件下（≤60°C）初步形成无序白云石，随后在早期成岩过程中转化为晶格有序白云石。（II）埋藏成因：碳酸钙矿物前体（如方解石）在长期埋藏过程中转变为白云石，通常通过超过60°C的地下或孔隙流体推动。（III）热液成因：富镁热液流体，主要受构造-热液活动控制，通常超过100°C，当其温度远高于周围岩石时，促进白云石化。 这些假设强调了形成温度在解释白云岩成因中的重要性。准确确定白云石形成温度至关重要，因为它能够揭示白云岩形成环境的物理化学条件，并为解决“白云石问题”提供宝贵的见解。
由于镁同位素在白云石的成岩过程中具有稳定性，而且同位素平衡分馏与温度之间存在较强的关系，因此镁同位素成为估算白云石形成温度的一个有前景的工具（Li et al., 2023 a, b）。在本研究中，我们分析了来自中国塔里木盆地自寒武纪到奥陶纪的不同白云石样品的镁同位素组成（δ26Mg），以评估镁同位素作为白云石温度计的潜力（图2）。
图 2.从埃迪卡拉纪至奥陶纪期间塔里木盆地内的构造活动与地层组成
研究结果表明：微-粉晶白云石（D1）的δ26Mg值范围为−1.98到−1.69‰，细-中晶白云石（D2）为−1.68到−1.33‰，中-粗晶白云石（D3）为−2.35到−1.99‰。根据镁同位素平衡分馏温度方程，Δ26Mgdol−fluid= −0.1554(±0.0096) ×106/T2或 Δ26Mgdol−cal= 0.1453(±0.0106) × 106/T2，计算得到D1的形成温度范围为45.0到65.4°C，D2为53.1到73.9°C，D3为142.4到173.9°C 或 156.4到189.0°C（图3和图4）。这些温度估算值与先前文献中相同地层的流体包裹体和耦合同位素研究所得的温度结果接近，支持了镁同位素作为白云石形成温度测定方法的可靠性。本研究提出了一种创新的方法，利用镁同位素评估白云石的形成温度，为解决“白云石问题”提供了重要的见解。
图 3.关于D1和D2形成温度的镁同位素计算结果
图4.关于D3形成温度的镁同位素计算结果
论文信息：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.
参考文献：
Li X, Shen, A., Hao, R. (2024a). Mg-C-O isotopes and elements reveal the origin of dolostone in the Middle Jurassic Buqu Formation. Petroleum Science, 22(2), 574-587.
Li X., Zhu, G, Zhang Z. (2024b). Genesis of ultra-deep dolostone and controlling factors of large-scale reservoir: A case study of the Sinian Dengying Formation and the Cambrian Longwangmiao Formation in the Sichuan Basin. Science China Earth Sciences, 67(7), 2352-2382.
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.
