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该研究由Yanning Pan、Yunhua Liu、Zengqian Hou等作者共同完成，作者来自长安大学、西安科技大学、中国地质科学院等单位。研究论文发表于2024年11月7日的《Geoscience Frontiers》期刊上。

该研究的学术背景聚焦于地质学领域，特别是在碳峰和碳中和目标背景下，利用玄武岩进行碳矿化被认为是最有前景的减排大气二氧化碳（CO₂）浓度的途径之一。研究的主要动机是通过实验评估中国主要陆相玄武岩储层在低温和压力条件下的碳矿化潜力，并探讨其在实际应用中的可行性。

研究的详细工作流程包括以下几个步骤：首先，研究人员从中国不同地区的九个玄武岩样本中采集样品，这些样本分别来自张家口-大同、腾冲火山喷发区、峨眉山大火成岩省、山东临朐-昌乐火山盆地等地。其次，通过X射线衍射（XRD）分析鉴定样品中的矿物成分，并通过X射线荧光（XRF）测定全岩主量元素组成。接着，研究人员将样品研磨并过筛，制备成小于200目的粉末颗粒。

实验部分，研究人员设计了一套CO₂-H₂O/盐水-岩石系统实验装置，包括CO₂钢瓶、反应器、真空泵等设备。实验中，将玄武岩粉末与纯水或1%盐水混合，并在低温和约3 MPa的压力条件下进行不同时长的反应（10天、15天、30天）。实验过程中，持续监测反应器内的温度和压力变化。

实验结束后，研究人员对反应后的液体样品进行pH值和离子浓度分析，使用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定钙（Ca）、镁（Mg）、铁（Fe）等元素的浓度。对反应后的固体样品进行干燥处理，并通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析其表面形貌和矿物组成。此外，还通过热重分析法（TGA）评估固体样品中碳酸盐矿物的含量。

研究的主要结果表明，在低温和压力条件下，CO₂-H₂O/盐水-玄武岩系统中形成的次生碳酸盐矿物主要为方解石（Calcite），而非镁碳酸盐矿物。其中，富含钙矿物的玄武岩比含镁矿物的玄武岩更有效地促进了稳定碳酸盐矿物的形成。特别是在低温（35℃以下）和约3 MPa的压力下，碱性橄榄玄武岩因其较高的钙矿物含量和典型碱性矿物（如霞石和钠长石）的存在，表现出最高的pH值和方解石生成量。因此，碱性矿物如霞石和钠长石在CO₂-H₂O-玄武岩系统中起到了pH缓冲剂的作用，促进了方解石的沉淀。

在九个评估的玄武岩样本中，来自山东临朐-昌乐火山盆地的玄武岩在低温条件下表现出最高的碳矿化速率，因此该地区的玄武岩被认为是未来原位碳化的最有潜力储层之一。对于远位碳化，研究还指出，与橄榄石相比，辉石或钙长石可能更适合用于增加海洋的负排放。

研究的结论强调了玄武岩在碳峰和碳中和目标中的重要应用价值。通过实验验证了玄武岩在低温和压力条件下碳矿化的可行性，并提出了碱性橄榄玄武岩在实际应用中的优势。这一研究不仅为地质碳封存提供了新的思路，也为未来的碳减排技术发展奠定了基础。

研究的亮点在于首次在低温条件下观察到CO₂-H₂O/盐水-玄武岩系统中方解石的形成，并系统评估了不同玄武岩的碳矿化潜力。此外，研究还引入了热重分析法和扫描电子显微镜等先进技术，为后续研究提供了可靠的方法学支持。

该研究通过实验验证了玄武岩在低温条件下碳矿化的潜力，为未来的碳封存技术提供了重要的科学依据。