近年来,在川中地区中二叠统茅二段白云岩领域的天然气勘探获得重大突破,多口井测试获日产气超百万方,揭示了该领域具有巨大的勘探前景。然而,当前关于茅二段白云岩的成因争议依然较大,制约了白云岩储层的分布预测。以合川地区取心探井为重点研究对象,开展了基于岩心、薄片的岩石学特征精细描述,并优选具有代表性的白云岩和石灰岩样品开展了碳氧同位素、锶同位素、稀土元素和U-Pb定年分析,综合地质背景,明确了:(1)茅二段晶粒白云岩是孔隙的主要载体,厚度为1~25 m,不均匀发育于茅二段中上部。(2)白云石化流体为海源流体,白云石化作用发生于准同生期—早埋藏期。(3)茅二段白云岩的发育主要受沉积期台内古地貌相对高部位的滩体控制,滩体受到同生岩溶作用,潜流带发育大型岩溶缝洞系统,缝洞系统中充填的生屑颗粒、灰泥与富Mg²⁺海水在浅埋藏过程中发生白云石化作用形成白云岩。基于白云岩成因新认识,明确了中东部古地貌高部位是茅二段白云岩的有利发育区,为研究区白云岩储层分布预测提供了依据,有效指导了合川地区天然气的勘探部署。