近日，永利6774app手机版官网特任教授李歡在《Advances in Geo-Energy Research》（IF=10.0）發表題為“Reactive transport modeling of water-CO2-rock interactions in clay-coated sandstones and implications for CO2 storage”的研究論文（圖1）。李歡為第一作者，永利6774app手机版官网為第一完成單位。
圖1.文章首頁截圖.
在砂岩儲層地質學領域，黏土膜被認為能夠顯著抑制次生石英膠結物的生長（Li et al., 2025a），且近期研究表明其也可以有效降低被包裹長石顆粒的溶蝕速率、其本身也可以發生顯著溶蝕（Li et al., 2025b），從而可以顯著改變砂岩水-岩反應路徑。由于在相似地質背景條件下，富黏土膜砂岩往往比貧黏土膜砂岩保存更高的孔隙度，因此是CO2地質封存的潛在優選目标層位；但有關黏土膜對水-CO2-岩石間化學反應的研究則較少。針對于此，采用數值模拟方法，通過對比包膜狀黏土和孔隙充填狀黏土的差異化學反應（圖2），重點突出了黏土膜對水-CO2-岩石反應的改造。
圖2.數值模拟中包膜狀黏土與孔隙充填狀黏土的對比示意圖.
結果表明：以蒙脫石為例，與孔隙充填狀蒙脫石相比，包膜狀蒙脫石可以導緻地層水pH的顯著升高，氣态、液态CO2和HCO3-的顯著增高，但同時會導緻蒙脫石溶解量的顯著降低和次生産物（如白雲石）的顯著減少（圖3）。在原始礦物溶解方面，包膜狀蒙脫石和綠泥石先于被包裹鉀長石顆粒溶解，而鉀長石則先于包膜狀伊利石和高嶺石溶解。由于隻有在蒙脫石膜和綠泥石膜砂岩中出現了次生碳酸鹽礦物沉澱，因此礦物捕獲機理隻對上述兩種黏土膜有意義。但與此同時，次生碳酸鹽的沉澱導緻綠泥石膜砂岩的孔隙度表現為淨下降，因此可能會影響CO2的充注效率和碳封存成本。
圖3.不同包膜狀黏土礦物對水-CO2-岩石反應的影響.
導緻包膜狀黏土礦物與孔隙充填狀黏土礦物出現巨大差異的原因對于不同的黏土礦物也有不同。針對蒙脫石和綠泥石，差異成因是由于黏土膜對于次生石英的抑制作用和黏土礦物自身溶蝕的強弱差異。針對伊利石膜，是由于其對次生石英的抑制作用、伊利石本身的溶蝕和伊利石膜對鉀長石溶蝕速率的抑制作用。針對高嶺石膜，則是由于其對次生石英的抑制作用和對鉀長石溶蝕速率的抑制作用。
歸納起來，不同包膜狀黏土礦物的影響不同，應當采用不同的CO2封存策略加以區别對待，以便取得最好的封存效果。
論文信息：Li, H.,Hu, Q.,Zhu, R.,Liu, B.,Mishra, A.,Ansah, E.O., 2025. Reactive transport modeling of water-CO2-rock interactions in clay-coated sandstones and implications for CO2storage.Advances in Geo-Energy Research,17(2): 121-134.https://doi.org/10.46690/ager.2025.08.04.
參考文獻：
1.Li, H., Hu, Q.H., Zhu, H.T., Zhu, G.Y., Wang, F.L., Du, X.F., Wang, Q.B., Hu, D.S., Ansah, E.O., Pang, X.J., Wang, Q.Q., 2025a. Evaluating the influence of grain-coating chlorite on quartz cements and sandstone porosity: A review: Journal of Earth Science.
2.Li, H., Hu, Q.H., Jones, S., Gluyas, J., Ansah, E.O., Menacherry, S., Wang, Q.Q., Ye, T., 2025b. A review and discussion on the influences of grain-coating clay minerals on water-rock interactions in sandstones: Earth-Science Reviews, 263, 105073.
