1.石灰巖的成因
近20多年來對現代碳酸鹽沈積物的研究表明，它們主要由海相生物的硬體組成，因此認為石灰巖主要是由生物作用造成的。許多生物一方面可以分泌CaCO3組成自身的骨骼,死亡後形成各種粒屑、生物骨架和部份泥晶方解石，另一方面又可以透過光合作用吸取水中的CO2，使CaCO3達到過飽和而沈澱。海洋中的許多文石泥晶可能是透過這種作用形成的生物的生長和繁殖需要適宜的環境，現代熱帶和副熱帶的溫暖、清潔的淺海地區，最適合於各種鈣質動植物的生長，因此現代碳酸鹽沈積物主要是在這些地區內形成的。
真正化學沈積的碳酸鈣，可能較少，一般認為鮞粒、石灰華以及幹旱地區強烈蒸發盆地內的文石泥晶可能是化學沈澱的。過去人們曾經認為那些極細粒的泥晶灰巖是化學成因的，但近年來經高倍電子顯微鏡的研究，發現許多泥晶灰巖是由顆粒極細的微體和超微體化石如顆石藻)組成的。
在深海和半深海環境中，也有一些碳酸鹽沈積，它們主要是由浮遊的有孔蟲、翼足類等微體生物及漂浮藻類(如顆石藻)等組成。深海碳酸鹽沈積只能出現於一定的深度位置以上，因為隨著海水深度的增加，海水的溫度將逐漸降低，壓力逐漸加大，CO2的含量會逐漸升高，因而會使CaCO3在海水中的溶解度隨海水深度增加而增大，因此在海水深處(一般為水深超過200m)CaCO3,是不飽和的，故從海水表層沈積下來的浮遊鈣質生物的遺體在深部海水中將被逐漸溶解。碳酸鈣在海洋中能夠堆積的最大深度稱為碳酸鈣的補償強度(CCD)，在這一深度以上可有碳酸鈣堆積，超過這一深度則沒有堆積。碳酸鈣的補償強度在不同的海洋中是不一樣的，它與該區鈣質生物生長的數量有關，一般大約為4000m左右，但在南極地區則不到1000m。
波浪、潮汐和水流的機械作用，可以破碎已形成的碳酸鹽沈積物，並使它們被短距離地搬運和再沈積，對碳酸鹽沈積物的結構和分布發生很大的影響。例如，在水動力條件強的地區常形成顆粒較粗的粒屑亮晶灰巖，在水體比較平靜的地區多形成微晶灰巖。
2.白雲巖的成因
在古代的地層中常有白雲巖，而且自震旦紀以來，地層愈老其白雲巖的含量愈高。在現代沈積物中也發現有白雲石，但數量很少。人們經過多年的研究還發現，在古代的白雲巖和現代的沈積物中，許多白雲石都是交代早先存在的碳酸鈣礦物而形成的，加之在常溫常壓條件下人工合成白雲石的試驗一直沒有取得成功，因此，現在多數人認為，如果不是全部的話，至少也是大部份白雲巖都是交代作用形成的，即是白雲石化作用的結果。最近幾十年來，人們在一些地方的沈積物發現了數量不多的白雲石，如波斯灣南岸、澳洲的庫隆潟湖、加勒比海的巴哈馬灘、委內瑞拉的匹克密爾潟湖、美國大鹽湖、哈薩克的巴爾喀什湖等。這些地區的白雲石形成條件有三個共同點:①白雲石形成於出露的潮坪沈積物中或極淺的水中;②沈積物的結構情況證明這些白雲石是交代已有的碳酸鈣礦物而成的;③形成白雲石的水溶液具有很高的Mg/Ca比值(1~100)，一般為10~20(河水 Mg/Ca比值為0.46，海水為5.2)，這說明透過沈積物孔隙並使之白雲石化的水體是富含Mg的。
白雲石化需具備兩個條件，其一是要有合適的化學成分的水溶液，其二是要有促使足夠數量的這種水溶液透過沈積物孔隙的環境。
一些學者根據現代白雲石形成的環境條件，提出了一些符合上述兩個要求的白雲石化作用模式，其中最著名的是滲濾回流作用和蒸發泵汲作用模式。
◎滲濾回流作用:這一假說認為白雲石化作用是在潟湖內形成的，當潟湖水體因蒸發作用已達到石膏的沈澱點時，其濃度已超過正常海水的3倍，這一濃度將把水體的Mg/Ca比值提高到8.4以上。這種濃縮了的富鹽水將因其密度較大而向下滲流到早期的沈積物中，並使之發生白雲石化。
◎蒸發系汲作用:許靖華和塞根薩勒(J.Hsu&Siegenthaler，1969，1975)對波斯灣南岸阿布扎比附近的潮上鹽坪(薩布哈)的白雲石沈積物進行研究後，提出一個白雲石化作用的機理，稱為「蒸發泵汲」作用。他們認為，在一個氣候幹旱、蒸發量很大的潮上帶內,強烈的蒸發作用，會像泵一樣驅使沈積物中的水溶液向上運動，並使之逐漸濃縮，沈澱出石膏和其他鹽類礦物，從而使水中的Mg/Ca比值提高，因而交代其所透過的碳酸鈣沈積物而形成白雲巖。海水是從鄰近的潟湖透過特大潮泛濫於潮上帶時帶來的。
◎混合水白雲石化模式:混合水白雲化模式由Badiozamani(1973)提出。其理論依據是:當混合液為5%的海水和95%的大氣水時，白雲石已經飽和，但方解石不飽和;在混合液為30%的海水和70%的大氣水時，白雲石已經過飽和許多倍，但方解石仍然不飽和;因此，在海水為5%~30%的混合液範圍內，將發生方解石被白雲石交代的作用。就此Badiozamani(1973)提出了混合水白雲化模式，並用這一模式很好地解釋了美國威斯康辛中奧陶統的構造高地上與蒸發巖無關且具大氣淡水成巖環境標誌的白雲巖的成因。此後，有很多學者用這一模式解釋與蒸發巖無關而與陸表海陸棚或構造高地共生的白雲巖的成因Eriksson &Warren,1983;Sears & Lucia, 1980;Xun & Fairchild, 1987; Muchez & Viaene.1994)。
