煤田地质与勘探

作者：王晓, 吴彬, 石祥超, 叶仲斌, 魏兵, 王冠华, 阿尔瓦拉多·弗拉基米尔, 黄凯霖, 杨泽勇,

关键词：CCUS, 矿化封存, 玄武岩, 溶解−沉淀机制, 物性演化特征, 工程示范,

背景玄武岩地层CO2封存具有快速矿化、封存安全性高的显著优势，逐渐成为国内外研究的热点。系统综述了CO2原位矿化封存机理、矿化作用下地层物性演化特征、CO2原位矿化封存矿场示范3个方面的研究现状，并提出未来研究方向。进展(1)玄武岩地层CO2原位矿化封存本质上是CO2−水−岩相互作用的过程，主要通过原生硅酸盐矿物的溶解及次生碳酸盐矿物的沉淀实现。其中，原生矿物溶解为整个反应的“限速”步骤。现有研究多采用静态反应釜与动态岩心驱替实验，系统揭示了不同类型玄武岩中矿物的溶解−沉淀行为，并识别出矿物组成、粒度/比表面积、体系pH、温度及流体组分等关键因素对CO2矿化反应动力学与产物的调控机制。(2) CO2−水−岩反应通过矿物溶解−沉淀耦合作用，不仅改变地层矿物组成，还显著影响其宏观物理性质。具体表现为孔隙结构重构、孔−渗特征演化以及力学性质的强化或弱化，这些变化共同决定了CO2的长期封存效能与地质安全性。(3)以冰岛CarbFix和美国Wallula为代表的矿场示范工程，分别实践了两种差异化的技术路径：CarbFix采用CO2未饱和水溶液注入，以“转化”为核心逻辑，通过加速溶解与矿化实现CO2的快速固定，并创新引入同位素示踪技术实时监测反应进程；Wallula则沿用超临界CO2注入方式，以“储存”为主导，依托盖层与圈闭构造保障封存安全，并借助地球物理测井评估泄漏风险。两者为不同地质条件下玄武岩CO2封存项目的选址、设计与监测提供了重要技术借鉴。展望尽管玄武岩CO2原位矿化封存技术已取得显著进展，目前相关研究仍存在若干关键瓶颈亟待突破：包括次生矿物的精准定性与定量表征、钝化层形成机制及其对反应动力学的抑制效应、实际复杂地质−化学耦合条件下CO2矿化影响因素的全局敏感性分析，以及多矿物系统中“多源−多汇”反应路径的解耦与识别等。这些问题的深入探究，是推动该技术从示范走向规模化应用的核心基础，对未来实现安全高效的CO2地质封存具有重要意义。

来源：2026年第1期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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