本文是由Shengwen Qi、Bowen Zheng、Zan Wang、Haijun Zhao、Zhendong Cui、Tianming Huang、Songfeng Guo、Lei Fu和Pingchuan Dong等作者共同撰写的一篇综述文章，发表于2023年9月的《Science China Earth Sciences》期刊上。文章的主题是二氧化碳地质利用与封存（Carbon Dioxide Geological Utilization and Storage, CGUS）的地质评估，特别是针对多尺度三维地质结构表征和封存场地选址的现状与挑战进行了系统回顾。
随着全球气候变化的加剧，减少温室气体排放已成为全球共识。二氧化碳捕集、利用与封存（Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS）技术作为一种大规模减排手段，被认为是实现“碳中和”目标的重要途径之一。其中，二氧化碳地质利用与封存（CGUS）是CCUS技术中的关键环节，涉及将工业捕集的二氧化碳以超临界状态注入地下，以实现长期封存并增强能源生产。然而，CGUS的成功实施依赖于对封存场地地质结构的精确表征和科学选址。目前，多尺度三维地质结构的透明化表征、超临界二氧化碳注入对地质体的扰动响应、封存潜力的动态评估以及场地选址的地质适宜性评价等方面仍存在诸多挑战。
文章从五个方面对CGUS的地质评估进行了综述：
多尺度三维工程地质结构表征
文章指出，三维地质建模与可视化技术在地质结构表征中发挥了重要作用。然而，现有的模型多为三维地质框架模型，难以精细刻画地层或岩体中的基质不均匀性和裂缝系统，且缺乏跨尺度的模型融合技术。文章建议通过空间-地面-深部探测技术和大数据、人工智能算法等手段，加强多尺度、多源地质结构信息的融合建模研究，以实现跨尺度和多分辨率地质结构信息的集成与透明化表征。
多尺度三维水文地质结构表征
水文地质结构的表征主要依赖于野外水文地质调查、钻探测试和地球物理探测。然而，现有的电磁地球物理方法在精细描述水文地质结构方面存在局限性，且缺乏全尺度的定年和示踪技术。文章建议结合地震探测方法和钻孔数据，构建多尺度三维水文地质结构精细化模型，并通过同位素示踪技术评估含水层的封闭性和水力连通性。
多尺度地质体结构对超临界二氧化碳注入的响应
超临界二氧化碳注入会扰动封存场地的地质体，导致复杂的化学、物理和力学响应。文章指出，现有的研究主要集中在岩石基质孔隙度和渗透率的变化上，但对裂缝系统的演化及其渗流力学特性的研究仍显不足。文章建议通过多场耦合数值模拟和大尺度物理模拟实验，深入研究超临界二氧化碳注入对多尺度地质体结构的扰动响应。
二氧化碳地质封存潜力评价指标体系
文章回顾了国内外二氧化碳地质封存潜力的评价方法，指出现有的评价指标多为静态指标，缺乏基于多尺度结构和多相物质耦合的动态评价指标。文章建议建立综合考虑多尺度三维工程地质结构和水文地质结构的静态指标，以及考虑超临界二氧化碳注入下多尺度地质体结构响应的动态指标，以支持封存潜力的科学预测。
二氧化碳封存场地地质适宜性评价与选址
文章指出，封存场地的选址直接影响CGUS项目的可行性和安全性。现有的地质适宜性评价方法多为宏观指标，缺乏多尺度精细化地质体结构指标的支持。文章建议通过多源异构数据融合、机器学习和人工智能等技术，建立二氧化碳封存场地的智能选址模型。
本文系统回顾了CGUS地质评估的研究现状，指出了当前在多尺度三维地质结构表征、超临界二氧化碳注入扰动响应、封存潜力动态评估和场地选址等方面的不足，并提出了未来的研究方向。文章的研究成果为CGUS工程实践提供了重要的理论支持，特别是在多尺度地质结构透明化表征和智能选址方面，具有重要的科学价值和应用前景。
本文通过对多尺度三维地质结构表征和二氧化碳封存场地选址的系统回顾，指出了当前研究的不足，并提出了未来的研究方向。文章的研究成果为CGUS工程实践提供了重要的理论支持，特别是在多尺度地质结构透明化表征和智能选址方面，具有重要的科学价值和应用前景。