Marcellus页岩被作为CO2储集层,同时应用CO2提高油气采收率,检验作为封隔体的页岩CO2蚀变。该研究是通过使用不同的分析技术观察两个Marcellus页岩样品(MS-1[富含硅酸盐]和MS-4[富含碳酸盐])中二氧化碳和水的地球化学作用。采用高温高压地质储存条件下的原位傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析了二氧化碳(有水和无水)与Marcellus页岩的地球化学相互作用。FT-IR结果表明,当溶解在含水的Marcellus页岩样品的水层中时,CO2与脱水Marcellus页岩样品中的粘土和干酪根组分发生物理作用,促进碳酸盐的溶解。根据在有水和无水条件下与CO2接触情况,用特征定位扫描电镜记录物理变化和孔隙变化。SEM结果表明,MS-4样品在CO2和水的作用下有明显的碳酸盐溶解。密度函数理论(DFT)和吸附等温线用于孔隙大小分析和CO2吸附定量表征。两个Marcellus页岩样品的研究结果差异较大。在含水条件下,MS-4表现的主要反应为碳酸盐岩溶解,中孔体积损失68%-40%;MS-1通常表现为相反的趋势。MS-1和MS-4样品显示大孔隙的体积大于200 nm。等温吸附结果表明MS-4样品吸收CO2的量是MS-1样品的4倍。