学术报告：洪水玄武岩中CO2封存的潜力

作者与出版信息

这篇文章的主要作者包括B. Peter McGrail, H. Todd Schaef, Anita M. Ho, Yi-Ju Chien, James J. Dooley和Casie L. Davidson，隶属Pacific Northwest National Laboratory, Flathead Valley Community College以及Joint Global Change Research Institute。该研究发表于《Journal of Geophysical Research》，具体发布日期为2006年12月2日。

研究背景与目的

在全球范围内，洪水玄武岩被认为是地质封存人造二氧化碳（CO2）的一个潜在重要媒介。大多数熔岩流上层是多孔和渗透的，具备存储大容量CO2的能力，而夹层沉积岩层和紧密的低渗透性玄武岩则可作为有效的封盖结构，提供发生矿化反应的时间窗口。近年来，对经济模型的普遍认识是，随着全球对降低温室气体排放的需求，开发接近零排放的煤炭燃烧发电技术变得至关重要。地质封存因而成为减少大气CO2浓度、应对气候变化的重要手段之一。

研究流程与方法

这项研究通过多个流程来严格评估洪水玄武岩中CO2的封存潜力。首先，通过实验室实验确认，CO2饱和的孔隙水在与玄武岩反应后，能快速形成稳定的碳酸盐矿物。此外，研究利用统计模型来描述气泡大小分布，并通过多项实验与数值模拟来量化分析CO2封存速率和矿化率。这些实验的样本和数据主要来源于美国的Columbia River Basalt Group和印度的Deccan玄武岩。研究内容还包括开发并分析主要玄武岩体位置分布图，并与这些地区现有及计划中的煤炭燃料发电站基础设施进行对比，以评估地质封存潜力。

研究结果

研究表明，玄武岩的输送矩阵和孔隙率特征适合支持大规模的CO2注入，其多孔性内部特征和慢速矿化速率使其成为CO2地质封存的潜在选择。实验数据证实，在CO2压力增加的情况下，玄武岩中的主要成分会迅速溶解，生成稳定的碳酸矿物。文中指出，利用数值模拟与实验方法可以大致评估在不同地理条件与深度下CO2矿化发生的速度。

研究结论与价值

该研究为在洪水玄武岩中实施CO2地质封存提供了科学依据和潜在适用方案。通过将CO2转化为稳定矿物化形式，这种封存选项不仅降低了CO2泄漏风险，而且可能成为当前温室气体管理挑战的解决方案之一。此研究提供了对不同地质地区的玄武岩封存能力的初步估计，对于全球气候变化应对具有重要意义。

研究亮点

1. 创新点：结合数值模拟与实验室实验，系统地评估了洪水玄武岩封存二氧化碳的潜力。
2. 实际应用潜力：提出利用玄武岩体作为CO2封存媒介的可能方案，并讨论了不同条件下封存速率的影响因素。
3. 科学意义：研究结果为地质封存技术在应对气候变化中的应用提供了新的视角及可行性验证。

这项研究从跨学科的视角探索了地质封存的科学潜力，并为未来关于CO2封存技术的应用研究奠定了基础。