不列颠哥伦比亚省蛇纹岩裂隙特征及其对二氧化碳封存潜力的影响研究

本研究针对碳封存技术（CCS/CDR）在蛇纹岩中的工程应用难题，通过地质表征评估了加拿大不列颠哥伦比亚省Shulaps、Coquihalla和Tulameen三地蛇纹岩的注入性（injectivity）和反应性（reactivity）。研究发现，高度蛇纹石化的橄榄岩裂隙更发育，而蛇纹石化纯橄榄岩具有更高的CO2矿化反应活性，为Carbfix技术在该类岩层中的规模化应用提供了关键参数。

　　

在全球气候变暖的严峻形势下，碳捕集与封存（CCS）和二氧化碳去除（CDR）技术成为缓解温室效应的关键手段。其中，Carbfix技术通过在玄武岩中实现CO₂原位矿化已获验证，但蛇纹岩作为另一种潜在封存介质，其地质特性与工程适用性仍需系统评估。加拿大不列颠哥伦比亚省西南部的Shulaps、Coquihalla和Tulameen三处蛇纹岩体，因岩性组成、裂隙发育和矿化活性的差异，成为探究这一问题的理想天然实验室。

为评估这些岩体的碳封存潜力，由Gregory M. Dipple团队主导的研究综合运用了野外露头裂隙量化、岩石物理性质测定、矿物化学分析及溶解速率实验等方法。研究选取41件超基性岩样本，通过裂隙强度（fracture intensity）和连通性分析注入性，结合矿物含量（如蛇纹石、水镁石）和溶解实验数据评估反应性。

地质变异性
Shulaps岩体作为面积最大的蛇纹石化橄榄岩体，表现出明显的垂向分带性：高海拔区为部分蛇纹石化（<70%）的橄榄岩，低海拔区则为高度蛇纹石化（>70%）的裂隙发育带。Coquihalla岩体以均一的蛇纹石化橄榄岩为主，而Tulameen的纯橄榄岩虽蛇纹石化程度较低，但富含高反应活性的水镁石（brucite）。

注入性与反应性关联
裂隙分析表明，高度蛇纹石化的橄榄岩（Shulaps和Coquihalla）因脆性增强而裂隙密度更高，有利于CO₂-水混合物的注入。溶解实验则显示，Tulameen的蛇纹石化纯橄榄岩因含更多水镁石（Mg²⁺来源），其Mg释放速率比橄榄岩高1-2个数量级，证实其更优的矿化潜力。

结论与意义
该研究首次系统对比了不同蛇纹岩体的工程适用性参数，提出高度蛇纹石化岩层的高裂隙度与高反应性矿物的协同效应可优化碳封存效率。成果为Carbfix技术在非玄武岩层中的扩展应用提供了地质依据，并为后续水力测试和井位靶向（well-targeting）奠定了理论基础。论文发表于《Applied Geochemistry》，其数据模型对全球蛇纹岩分布区的碳封存项目具有普适参考价值。