准噶尔盆地位于天山山脉北侧,始新世-渐新世时期湖泊比较发育.准噶尔盆地南缘古近系安集海河组地层中发育多层湖相白云岩,可以作为研究湖相白云岩成因机理的有力素材以及重建天山北缘始新世-渐新世古环境与古气候的演化.研究区安集海河组主要为灰白色白云岩与灰绿色泥岩互层.白云岩单层厚10～15cm,白云石含量高达95％以上,发育少量蒙脱石和沸石,白云石颗粒大小5～10μm,白云石Mg/Ca 摩尔比为0.92～1.05,Sr 元素含量为1021～3408 ppm；灰绿色泥岩单层厚1.5～2m,其中蒙脱石大量发育(35～55％),方解石含量为10～20％.基于以上分析,对古近系安集海河组地层中发育的白云石进行了系统的矿物学与地球化学研究,如选取其中发育完整的四层白云岩,每单层白云岩从底到顶,平均间隔(2cm)选取5 个点微区取样,进行C-O 同位素,特别是Mg 同位素测试与详细分析.结果表明,白云岩δ13C 范围为-4.1～-5.7‰,δ18O为-0.2～-2.9‰；δ26Mg值为-0.806～-2.440‰.灰白色白云岩相对偏正的δ18O值(平均-1.7‰),δ13C 与δ18O 的正相关性(r=0.66≈0.7)以及伴生的石膏层的发育共同指示了白云石形成于干旱、炎热环境下相对稳定的强蒸发、封闭型氧化湖盆环境.单层白云岩从底到顶,根据5个点的δ26Mg 值可以分成两种类型(TypeⅠ和TypeⅡ)：TypeⅠ如点⑤,点⑤位于白云岩层底部,紧挨着下部灰绿色泥岩,其δ26Mg 值明显大于点④,指示其Mg 同位素分馏更多地受到了下部黏土矿物中蒙脱石阳离子交换作用的影响；TypeⅡ如点④～①,其中点①位于白云岩层的顶部,δ26Mg 值与深度相关性非常高(r=0.95～1),即白云岩发育层位越新,其δ26Mg值相对越偏正,4 个值向上依次增大,指示了湖盆强蒸发作用下Mg 同位素的分馏过程.天山北缘古近系安集海河组湖相白云岩的形成模式主要包括：1)固钙,即灰绿色泥岩形成阶段,伴生大量自生方解石,湖盆中Mg/Ca 比值增加；2)黏土质泥岩中蒙脱石阳离子交换,释放出Mg2+离子进入湖水中,湖盆中Mg/Ca 比值进一步增加；3)强蒸发作用下,Mg2+离子的不断浓缩以及CaSO4 的析出,使得湖盆中盐度,pH 以及Mg/Ca 比值不断提高,进而突破白云石形成的动力学阻碍,大量准同生(早成岩)白云石开始形成.相比于传统的碳氧和锶等化学同位素分析,由于镁是白云岩的主要构成元素且白云岩成因的关键是镁离子的来源,因此高精度Mg 同位素在白云岩成因研究以及湖泊古环境、古气候演化过程中意义重大.