白云岩
白云岩风化面常布满方向杂乱的"刀砍纹"，沉积构造则与石灰岩相仿。除前寒武纪白云岩可含结构纤细的藻细胞痕迹化石外，寒武纪和以后的白云岩一般没有化石，或者只有化石的假像。较纯的白云岩多呈结晶结构，少数呈鲕粒、内碎屑或藻粘结结构而很像相当的石灰岩，有时则与石灰岩有明显的交代关系，可在石灰岩和白云岩之间构成连续的过渡岩石系列。
成因
由于现代海水不能直接沉淀白云石，在常温常压条件下也不能人工合成出白云石来，所以人们普遍认为至少寒武纪以后的白云岩主要是碳酸盐沉积物或石灰岩的白云石化产物。但对前寒武纪和某些以后形成的白云岩(或白云石)以及在某些高盐泻湖中沉积的白云石的成因却有绝然不同的看法，有认为是直接的化学沉淀(包括生物化学)，也有认为是刚刚沉淀的文石立即就被交代或沉积后才被交代的。这就引出了"沉淀白云岩"、"交代白云岩"和"原生白云岩"、"次生白云岩"的争议。在沉积学中，这个问题被称为"白云岩问题"。现在这个问题还没有完全解决，即使在交代成因的白云岩中，按交代时间的早晚也有不同的成因性岩石名称，如同生(交代)白云岩、準同生(交代)白云岩、成岩(交代)白云岩等。有人把同生或準同生(交代)白云岩归于原生白云岩範畴，将浅埋成岩阶段交代的白云岩称成岩(交代)白云岩，而将沉积物固结之后才交代形成的白云岩称次生或后生(交代)白云岩。这样一些名称固然反映了人们对某些术语的不同理解，更重要的则是反映了交代白云岩也有复杂的成因。
形成模式
白云石化的主要作用对象是文石、方解石等贫镁或无镁的CaCO 3矿物，因此交代时必须要有充足Mg2+的供应(同时排除部分Ca2+)，已经提出的白云石化机理和模式都可看成足这个基本要求所作的理论解释。下面介绍两种主要的机理模式。
高盐水(浓缩海水)白云石化机理模式
在高温条件下受高盐，高镁钙比(Mg/Ca)和高pH 值的浓缩海水作用所实现的白云石化，其中最重要的模式是毛细管浓缩(Capillaryconcentration)模式(Friedman and Sanders, 1967)，或称蒸发泵吸(Evaporative pumping)模式(图16-3)。其白云石化机理过程是，在高温气候背景中，潮上带表层CaCO 3沉积物，因急剧蒸发而脱水，紧邻的海水通过松散沉积物的毛细作用不断向这裏运移补充并在这裏被浓缩，文石和石膏先后晶出，Ca2+被大量消耗，剩余孔隙水的Mg/Ca比随之增高，结果就使表层沉积物被白云石化。由于这时的作用还是沉积物与海水的作用，只是该海水是稍稍离开了环境的海水，故被称为準同生(Pene-contemporaneous)作用，所形成的白云岩也称为準同生白云岩。这种白云岩在现在波斯湾西海岸的潮上带被最后确立，那裏是一片荒芜的盐坪地区，其孔隙水的平均温度达30°以上，盐度是正常海水的5-8 倍，Mg/Ca 常大于10，pH 值则在9 以上，当地阿拉伯人称之为萨勃哈(Shbkha)。现在萨勃哈已成为潮上盐坪的代名词被广泛使用。这种白云石化模式也被称为萨勃哈模式。在古代，典型萨勃哈白云岩的鑒别标志是具浅红或浅黄等氧化色，薄层状，有时有干裂，均匀的泥晶或极细晶结构，含石膏或其假晶，无化石(图16-4)。另外，由于反应进行太快，所形成的白云石有序度不高，主要是富钙白云石。
混合水(Mixed water)模式
所形成的白云岩称混合水白云岩(Dorag dolostone)。最早由Badiozamani(1973)在研究美国威斯康星州中奥陶统白云岩时提出。他首先用实验方法证明，含5-30%左右海水的海淡混合水对白云石极度过饱和而对方解石不饱和，所以，当这种混合水作用于方解石时就会引起白云石化。他用海洋中隆升岛的形式示意性地表示了这种白云岩的形成模式(图16-5)。实际上，海水和淡水混合还可以有许多种模式，单就混合水作用时原沉积物所处成岩阶段而言就有同生混合(如泻湖海水与大气降水或高水头地下淡水混合)、準同生混合(如潮间或潮上带孔隙海水与大气降水混合)和成岩混合(如在被埋藏但尚未完全固结、沉积物内由潜流地下淡水与潜流海水混合)等，图16-5 所示的混合只是成岩混合中的一种可能。正是由于混合水出现的广泛性使得用混合水机理解释古代白云岩也很广泛。在混合水中形成的白云岩具有以下特征:岩石一般不具氧化色(可呈灰白、灰、深灰等色)，层厚不定(薄层到块状层)，白云石化强度向着相邻石灰岩减弱;强交代常形成细-极细晶结构，相对较弱的交代可保留一些原石灰岩的残余;有时交代不均匀，强交代部位可受原石灰岩沉积结构或原生沉积构造的控製(大多泥晶基质交代更强，有时自生颗粒交代更强);白云石晶体常有由杂质显示的雾心或环带，这可看成是混合水盐度高低变化的反映(图16-6)。晶体有序度较高。这裏要提一下Folk and Land(1975)提出的淡水白云石，即在很低盐度的淡水中形成的白云石。他们认为交代水溶液盐度愈低，Mg/Ca 愈接近1(但要大于1)，所形成的白云石愈干凈透明，有序度也愈高。但一般淡水Mg/Ca 都小于1，因而形成淡水白云石还要有另外的Mg 源。虽然Mg 源并不是单一的，但最重要的Mg 源还是海水(有海水混到了淡水中)。所以，淡水白云石与混合水白云通常可看成是同一种类型的白云石。
已提出的其它白云石化模式还有高盐水渗透回流模式(高度浓缩的泻湖海水顺底部松散沉积物向广海方向渗透回流使途经的沉积物白云石化)、调整模式(上部层位镁方解石被淡水溶解后提高了孔隙水的镁钙比而使下部层位白云石化)、埋藏压实模式(富镁交代水溶液主要来自泥质沉积物的压实排水)和海水白云石化模式(交代水溶液为较冷的或稍鹹化的海水)等。
总结
上面这些模式都属于早期成岩阶段的白云石化模式，而有些古代白云岩则是在深埋条件下形成的(后生白云岩)。这类深埋成因的白云岩常出现在石灰岩中的断层，褶曲轴部或构造裂隙系统中，有时也可在缝合线基础上发展形成，与相邻石灰岩呈突变接触或渐变过渡，其交代水溶液主要是压实水，深部地下水，也可能与上升的变质水或岩浆水有关。与早期成岩白云石化不同的是，深埋白云石化对交代水溶液Mg/Ca的要求会随温度的升高而降低，如在90℃时，只需Mg/Ca=1/4，190℃时，只需Mg/Ca=1/10(Blatt andTracy, 1995)。
这意味着，深埋白云石化可能更容易发生。深埋白云岩均为结晶结构，大多还经历过重结晶，白云石晶体常常比较粗大，有时为铁白云石或铁白云石与普通白云石构成环带，氧化后呈褐色(图16-7)218或因晶格被破坏而溶解成菱面体铸模孔。由于Fe3+不能进入碳酸盐晶格，所以铁白云石只能形成在还原条件，这与它的深埋成因显然是联系在一起的。
