我院教师刘云华研究员的研究成果近期在《Geoscience Frontiers》期刊上发表，论文题为《Laboratory experiments of carbon mineralization potential of the main terrestrial basalt reservoirs in China》，刘云华研究员为论文通讯作者，博士研究生潘彦宁为第一作者，合作者还包括中国地质科学院地质研究所侯增谦院士、厦门大学焦念志院士、西安科技大学孙强教授、中国地质大学（北京）董国臣教授、山东大学刘纪化教授，长安大学杨高学教授及西安科技大学张慧婷工程师、贾海梁副教授以及硕士研究生黄浩。

化石燃料燃烧产生的温室气体（GHGs）被认为是气候变化的主要原因。二氧化碳（CO₂），作为主要的温室气体，其在大气中的浓度从工业化前的280 ppm已经增加到2023年的423.6 ppm。专家们认为应对气候变化的关键是实现碳中和。CCUS（Carbon Capture, Utilization and Storage)可有效降低CO₂排放，被认为是实现碳中和目标不可或缺的关键技术。其中，利用玄武岩进行碳矿化（Carbon mineralization）是目前CCUS中最有前景的方法之一。 本文主要聚焦在低温（≤35℃）条件下，中国主要陆相玄武岩储层中哪种类型的玄武岩碳矿化效率最高以及影响其碳矿化效率的深层机制。

本论文采集了中国主要陆相玄武岩储层中的9件、4种类型的玄武岩样品，并对其进行了一系列水岩反应的实验室研究（见图）。实验结果表明，在较低（≤35℃）的温度条件下，CO₂-H₂O-玄武岩及CO₂-卤水-玄武岩体系中形成的次生碳酸盐矿物，主要以方解石(CaCO₃)为主，而非MgCO₃或FeCO₃。因此，在低温（≤35℃）条件下，相较于富含Mg、Fe的玄武岩，含Ca较高的玄武岩更有利于形成稳定的碳酸盐矿物。此外，在低温（≤35℃）和约3 MPa压力的实验条件下，与其他类型的玄武岩相比，富含钙矿物及典型碱性矿物（霞石和Na-透长石）的碱性橄榄玄武岩，其反应后溶液中的pH值最高，且反应产物中具有最高的方解石含量。因此，在低温（≤35℃）条件下，碱性矿物霞石及Na-透长石作为反应溶液中的pH缓冲剂，增加了CO₂-H₂O-玄武岩反应体系的pH值，并促进了方解石的沉淀。此外，研究结果表明在相同的实验条件下，来自山东临朐-昌乐火山盆地的新生代碱性橄榄玄武岩具有最高的碳矿化速率。因此，山东临朐-昌乐火山盆地可作为中国原位（in-situ）碳封存最有前景的玄武岩储层之一。对于非原位（ex-situ）的海洋碳封存，与目前大量使用的橄榄石相比，透辉石或Ca-长石可能更适合撒播到海洋中来实现海洋负排放。

该期刊在科睿唯安JCR2023影响因子：8.5，位于地球科学及交叉学科领域一区（第9/253）。2023年中科院期刊地球科学大类一区（Top期刊），地球科学综合GEOSCIENCES, MULTIDISCIPLINARY 小类一区。入选中国科技期刊卓越行动计划重点类期刊（2019-2023）。

论文信息：Yanning Pan, Yunhua Liu, Zengqian Hou, Qiang Sun, Nianzhi Jiao, Guochen Dong, Jihua Liu, Gaoxue Yang, Huiting Zhang, Hailiang Jia, Hao Huang.

https://doi.org/10.1016/j.gsf.2024.101961