全球气候变化加剧的背景下，碳捕集与封存技术（Carbon Capture and Storage，CCS）的规模化部署已成为国际科学界的核心议题。地质碳封存是应对气候变化的关键技术，通过将二氧化碳矿化为稳定碳酸盐矿物，可显著降低泄漏风险，减少长期监测需求，因而被视为最具潜力的永久封存方案之一。近年来，玄武岩CO?矿化的可行性已通过冰岛Carbfix项目和美国瓦卢拉示范工程（Wallula Demonstration）得到验证。但受限于传统表征技术的分辨率，矿化的微观相组成、结构有序性及演化机制仍不明确。传统矿物学理论认为，双碳酸盐（如菱铁矿CaFe(CO?)?）的阳离子有序化需高温条件或漫长地质时间（>103年），而实验室合成此类有序相通常需80°C以上环境。这一认知严重制约了对低温玄武岩碳封存路径的准确预测。
本研究以美国瓦卢拉玄武岩CO?封存示范项目为对象，结合扫描电子显微镜、电子背散射衍射及透射电子显微镜技术，首次系统揭示了地下碳酸盐生长的原子结构、组成及纳米尺度形貌演化规律。研究发现了两种此前未被认知的矿物相：一种为镁缺失的阳离子有序锰菱铁矿，另一种为近化学计量比的有序端元菱铁矿。新型有序菱铁矿相的发现，不仅拓展了矿物学认知，还为规模化碳封存工程的预测模型、容量评估及场地筛选提供了科学依据。这些相在近环境温度（~40°C）下仅需两年即可形成，颠覆了传统认知中双碳酸盐低温有序化需数千年的观点。结合玄武岩的全球分布特征（占陆地面积~5%），本研究证明低温地质碳封存具备商业化潜力，为应对气候变化提供了一条可扩展的技术路径。
未来研究需进一步探索不同玄武岩化学组成、温度梯度及流体运移条件对有序相形成的影响，以推动该技术从示范阶段迈向全球应用。相关研究成果发表于《Communications Earth & Environment》[1]。
[1] Complex Carbonate Phases Drive Geologic CO? Mineralization
