(資料圖)
酸-巖溶蝕現(xiàn)象在自然過程和工業(yè)應(yīng)用中較為普遍：全球碳循環(huán)中的溶蝕碳排放、二氧化碳的礦化封存、油氣儲(chǔ)層的酸化壓裂改造等情景中均存在巖石的酸化溶蝕。真實(shí)巖石溶蝕過程所涉及的地球化學(xué)反應(yīng)鏈復(fù)雜，流動(dòng)、溶質(zhì)運(yùn)移和反應(yīng)耦合緊密，且孔隙結(jié)構(gòu)和形貌改變明顯，這些特征為探究酸-巖交互機(jī)理和建立反應(yīng)流模型帶來了挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的微觀尺度實(shí)驗(yàn)方法缺少對(duì)真實(shí)巖樣溶蝕過程的瞬態(tài)表征和動(dòng)態(tài)測(cè)量，因而較難為溶蝕反應(yīng)的機(jī)理研究提供必要的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，也很難為動(dòng)態(tài)反應(yīng)流模型提供必要的參數(shù)測(cè)量。
針對(duì)上述問題及應(yīng)用需求，中國科學(xué)院力學(xué)研究所流固耦合系統(tǒng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員凌博聞與美國斯坦福大學(xué)合作，研發(fā)出嵌入真實(shí)巖樣的微流實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在孔隙尺度實(shí)時(shí)記錄溶蝕反應(yīng)對(duì)頁巖樣本結(jié)構(gòu)和流體流場(chǎng)的影響。科研人員結(jié)合成分分析和圖像識(shí)別技術(shù)，探究不同礦物比例樣本的溶蝕過程，總結(jié)孔隙結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)變化規(guī)律。同時(shí)，該工作對(duì)碳酸鹽富集、黏土富集、碳酸鹽-黏土混合的頁巖樣本進(jìn)行溶蝕實(shí)驗(yàn)，將結(jié)果和經(jīng)典反應(yīng)流模型進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)一步歸納動(dòng)態(tài)反應(yīng)參數(shù)的標(biāo)定方法，這為發(fā)展新的全耦合反應(yīng)流模型提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。
相關(guān)研究成果以Probing Multiscale Dissolution Dynamics in Natural Rocks through Microfluidics and Compositional Analysis為題，發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。
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酸化溶蝕反應(yīng)對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)的改變
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