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为缓解二氧化碳（CO?）排放问题，研究人员开展了斜长岩在不同 pH 和温度下溶解行为的研究。结果表明，斜长岩中钙优先释放利于碳酸盐矿物形成，其全球储量丰富，有望成为地下碳矿处置的宿主岩石，助力长期 CO?捕获与存储。
如今，全球变暖形势严峻，二氧化碳（CO?）排放过量是主要 “元凶” 之一。为了寻找安全且可大规模应用的长期碳存储方法，碳矿化技术进入了人们的视野。它利用 CO?与活性岩石间的自然化学反应，将 CO?转化为稳定的碳酸盐矿物，从而实现碳的存储。然而，在寻找合适的活性岩石时，人们面临诸多挑战。比如，不同岩石在不同条件下的反应活性差异巨大，且地下环境复杂，难以准确评估岩石的实际应用潜力。
在此背景下，来自国外的研究人员开展了一项针对斜长岩（anorthosite）的研究。斜长岩是一种富含钙的火成岩，主要由钙长石（plagioclase）组成，在全球储量丰富。研究人员想探究其在地下碳矿化中的潜力，这对解决 CO?排放问题意义重大。最终研究发现，斜长岩在特定条件下的溶解行为有利于碳酸盐矿物的形成，为地下碳存储提供了新的方向。该研究成果发表在《Carbon Capture Science》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，对采集自沙特阿拉伯延布（Yanbu）的斜长岩样本进行处理，通过光学显微镜、电子探针微分析、X 射线荧光光谱（XRF）、X 射线衍射（XRD）等技术，对样本的岩石学特征、矿物成分和元素组成进行详细分析。然后，利用混合流动反应器系统，在 60°C 和 120°C、pH 为 2 - 12 的不同条件下进行溶解实验，测定元素释放速率。最后，运用 PHREEQC 软件进行地球化学建模，模拟 CO?在斜长岩中的矿化过程。
研究结果如下：
- 初始岩石特征：通过多种分析技术确定，斜长岩样本主要由约 80% 的聚片双晶斜长石、约 13% 的角闪石、约 5% 的绿泥石和约 2% 的副矿物组成。斜长石的钙长石含量（An = Ca/(Ca + Na)）在 49 - 62 之间，部分晶体存在成分分带现象。
- 出口流体化学：在不同温度和 pH 条件下进行溶解实验，结果显示实验初期阳离子释放速率加快，5 个停留时间后趋于稳定。在 60°C 和 120°C 实验中，均观察到钙的优先释放，尤其在 pH > 3 的实验中更为明显。此外，还对出口流体中各元素浓度、pH 变化以及相关矿物的饱和状态进行了详细分析。
- 固体分析：扫描电子显微镜（SEM）图像显示，酸性流体溶解后的斜长岩颗粒出现溶解特征，如圆形台阶边缘和蚀刻坑。在碱性 pH 条件下溶解的颗粒上观察到一些次生矿物，经分析推测为铁和铝的氢氧化物沉淀。
研究结论和讨论部分指出，斜长岩中拉长石（labradorite）的溶解主导了元素的释放。钙的优先释放是由离子交换驱动，而非整体矿物溶解。这一特性表明，富含钠离子的海水或地下卤水可能有助于提高斜长岩中钙的释放，从而提升 CO?矿化效率。通过地球化学建模发现，在 90°C 条件下，注入的 CO?在不到三年的时间内可发生矿化，若考虑钙的优先释放，矿化时间可能缩短至不到一年。此外，斜长岩的 CO?存储潜力巨大，尽管每立方米岩石的存储量有限，但因其分布广泛，部分地区储量可观。然而，斜长岩致密的结构限制了流体传输，需要通过工程手段，如液压或反应驱动的压裂技术，提高其渗透率，以充分发挥其碳矿化潜力。
这项研究为全球碳存储提供了新的思路和方向，斜长岩有望成为一种重要的地下碳存储宿主岩石。但在实际应用中，还需进一步研究如何克服其渗透率低等问题，以实现大规模、高效的 CO?捕获与存储，为缓解全球气候变化做出贡献。
