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多孔玄武岩富含铁镁矿物，相较于砂岩，具有较好的矿物捕集能力，可快速且高效地将二氧化碳（CO2）转化为固体碳酸盐矿物。在玄武岩CO2矿化封存过程中，CO2被注入地下储层，与玄武岩中的含铁镁矿物反应，形成稳定的碳酸盐矿物，这些碳酸盐矿物能够长期储存CO2，并防止其逸出到大气中[1]。玄武岩CO2矿化封存作为新一类封存方式越来越受学术界和工程研究关注[2-3]，是一种被证实了的能快速封存和矿化CO2的可行解决方案[4]。相较于传统砂岩储层，达到玄武岩CO2矿化封存目的所需的时间显著减少。目前在全球范围内玄武岩CO2矿化封存成功运行项目包括冰岛CarbFix项目和美国Wallula项目。其中CarbFix项目从2014年开始，8年内累计注入CO2超8×104 t，监测显示注入的气体95%能在2年内转变为碳酸盐矿物[5]；美国Wallula项目在2013年7—8月期间，向玄武岩注入液态和超临界态CO2共计977 t，监测结果表明，60%的CO2在注入后的2年内被固定为稳定的碳酸盐矿物[6]。
但是，目前在中国尚未见成功的玄武岩CO2矿化封存技术研发与示范项目，并与大多数咸水层CO2封存工程相比存在很多差异。对于玄武岩CO2矿化封存主要面临如下挑战：封存备选场地评价、注入过程中的渗透性和导流，矿化反应速率的提高，以及封存容量的确定等[7]，其中玄武岩CO2矿化封存备选场地评价对于开展CO2矿化封存项目尤为重要。备选场地地质特征包括玄武岩的岩性、孔隙度、渗透率等，这些特征将直接影响CO2在储层内的传输和反应速率。另外水文地质条件关系到地下水和地表水的保护，需要确保CO2封存过程不会对水资源环境造成污染。
地球物理探测在CO2封存选址评价中发挥着重要作用[8-11]。1）提供有关地下结构和地质封存地层特性的关键信息。通过地震勘探、电磁法、重力法等地球物理方法，可以获取地下岩石的速度、密度、电导率等物理参数，帮助确定合适的封存区域和深度。了解地质储层的特性对于有效选择合适的CO2封存场址至关重要。2）评估地质封存地层的物性参数，为CO2封存的可行性提供依据。通过测量地震波传播速度和衰减特性，可以推断储层的孔隙度、渗透率以及裂缝等特征，从而评估储存CO2的能力。电法、磁法等方法可以提供储层的电阻率和磁化率等参数，进一步了解储层的物理特性。3）监测CO2封存过程中的地下流体运动和地质灾害风险。通过地震监测网络和地表变形观测，可以实时监测储层中的应力和变形情况，及时掌握CO2封存过程中可能出现的地质异常情况，保障封存操作的安全性。地球物理探测在监测封存过程中的地下流体运动、漏失和地震活动等方面具有重要的作用，为封存操作的安全性提供科学依据。可以提供有关地下结构、储层特性和地质风险的重要信息，为选址决策和封存操作提供科学依据。
广东省雷州半岛已发现分布着大面积的第四纪火山玄武岩，其CO2理论矿化封存潜力在19×108~459×108 t，具有较好的源汇匹配关系，可以为广东沿海工业发达地区CO2排放源提供经济、快速、高效的封存空间[12-13]。其中，田洋地区是雷州半岛第四纪火山玄武岩形成的几个最大玛珥湖火山口之一，具备出色的CO2矿化封存实验场址条件，有望成为CO2矿化封存的科学研究天然实验场。
玛珥湖地区的玄武岩属于一种火山喷发岩，主要由辉绿岩和玄武质岩石组成，其形成是由于火山活动导致地下岩浆喷发到地表，迅速冷却凝固形成的。玄武岩通常呈现出坚硬的结构，具有较高的密度和硬度，并在地质时期的分布呈现连片性和规模性，经常会形成大面积的玄武岩台地或熔岩流。适合玛珥湖地区的地球物理探测方法可以考虑包括重磁、电法和地震勘探等[8-11]。其中，由于玄武岩与围岩沉积层相比具有较高的密度，重力勘探可以给出区域地质构造背景和玄武岩分布大概范围。另外，玄武岩含磁性物质会对磁场产生影响，相比围岩沉积层具有较高磁性，磁力勘探可以圈定玄武岩分布大致区域。此外，玄武岩与围岩沉积层和地下水层相比也存在电阻率差异，电阻率资料也可以帮助推断玄武岩和地下层分布。例如，BLAIKIE等[14]通过地面重力数据反演构建了玛珥湖地下深部结构，所得结果横向分辨率高，但深度分辨率不足。高密度电法结合钻井资料可以揭示玛珥湖玄武岩基底形态及第四纪沉积层空间展布[15]，深度分辨率高于重力勘探结果，但由于测线较短勘探有效深度较浅，主要反映玛珥湖基底之上的沉积层结构。GEBHARDTET等[16]利用地震折射和反射数据处理获得Laguna Potrok Aikedi地区玛珥湖深部结构，研究湖相沉积物与火山碎屑沉积物，所得结果深度分辨率较高，但由于地震勘探成本所约束，勘探覆盖区域较小。SKACELOV等[17]通过重磁和高密度电法联合解释揭示玛珥湖结构与沉积地层层序，如果考虑几种方法互补，勘探覆盖范围更广，且所得结果分辨率与准确性得到了提高，该综合地球物理勘探方法具有较好的参考意义。
考虑在玄武岩CO2矿化封存实验备选场地田洋地区开展综合地球物理探测，结合地质露头、钻探岩心和岩石物理资料等，利用多道反射地震和大地电磁数据，分析玄武岩分布、地层结构和物性参数特征，为玄武岩CO2矿化封存实验提供重要物性基础参数，也为CO2矿化封存实验选址和注入设计提供重要支持。
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雷州半岛位于广东省西南部是中国第四纪火山岩的重要分布区[18]，第四纪的岩浆活动和火山爆发较为频繁。雷州半岛属雷琼东西向喜马拉雅沉降带的中段和北段，经历了加里东期、海西-印支期、燕山期和喜马拉雅期等4个构造阶段，构造运动主要表现为平缓褶曲及断层，基底是华南粤西西加里东褶皱变质岩系的延伸部分[13]。雷州半岛主要断裂有界炮—黄坡断裂、雷中断裂、雷西断裂[13]。雷琼地区的火山断陷盆地规模较小，盆底直径仅1~5 km，沉积厚度仅为100~200 m。雷州半岛发现的3个火山断陷盆地（九斗洋、青桐洋、田洋）均分布在雷州半岛南部，且呈北西向串珠状排列，盆地长轴近北西向[13]，反映了上述区域断裂构造系统对于盆地的控制作用。
田洋火山断陷盆地位于雷南火山群之中，周围分布有多个火山口，第四纪的岩浆活动和火山爆发较为频繁。田洋火山盆地至少有过两期火山喷发，在钻井剖面中可以观察到较为明显的玄武岩（或火山碎屑岩）—黏土沉积旋回。田洋研究区经历了多次火山喷发，其中，早更新世早期火山喷发含海生贝壳、有孔虫、炭化红树林碎屑的湛江组薄层砂和粘土层被玄武岩夹持，反映海相火山喷发，形成玄武岩台地；中更新世早期火山再次喷发发生环状断裂，形成火山碎屑岩台地，最终形成火山断陷盆地积水成湖，然而在晚更新世中、晚期，湖缩小且逐渐干涸，现在呈现一个洼地状旱玛珥湖。田洋玛珥湖经过了多期的射汽喷发，四周为火山喷发物形成的低平台地所环抱形成火山碎屑岩环，其火山碎屑主要由玄武质火山角砾岩、凝灰岩组成，还含有少量早更新世湛江组砂页岩块，盆地基底为玄武岩，表层堆积较厚硅藻土和含粘土硅藻土。田洋玛珥湖盆地基地为玄武岩及火山碎屑岩，玄武岩厚度较大且较为连续，且该区域火山锥累积厚度可达180 m以上[12]，具有较大的CO2矿化封存潜力。
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田洋研究区为1个洼地状旱玛珥湖（图1），呈东南—西北（SE—NW）向伸展，平面上近椭圆形，长约3.3 km，宽约2.2 km，面积约7.3 km2，四周为火山喷发物形成的低平台地所环抱，盆地基底为玄武岩，表层堆积较厚粘土及硅藻土[13,19]，其中分布的第四系地层主要为下录组（Q3xl）、田洋组（Q3t）和石峁岭组（Q2s），如表1所示。
1）下录组（Q3xl）。主要分布于雷州田洋、青桐洋一带；岩性为淤泥质粘土、粉质粘土、泥炭木夹腐木层和薄层砂；厚0.5~41.0 m；属湖沼堆积。整合覆于田洋组之上，与上覆曲界组为平行不整合接触[20]。
2）田洋组（Q3t）。主要分布于田洋、九斗洋等破火山口湖盆中；岩性主要为硅藻土和含硅藻粘土，局部夹砂和粘土；厚0.20~179.17 m；属沼泽相堆积。与下伏石峁岭组呈不整合接触，上覆下录组[21]。
3）石峁岭组（Q2s）。主要埋藏于田洋、永兴、石山、雷虎岭；岩性主要为玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩；厚40~70 m；属陆相堆积。覆于湛江组之上、北海组之下，或与北海组同期[13]。
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玛珥湖是由火山射汽喷发所形成的封闭湖泊。在形成过程中，富含气体的岩浆随着上升过程压力的减小而释放气体。同时，上升的岩浆与地下水混合，产生大量蒸汽。地层压力增大，在巨大压力的作用下，发生射汽喷发。经过多次射汽喷发后，喷出口周围形成火山碎屑岩环，而喷发中心则形成巨大凹陷，最终形成玛珥湖[22]。
图2显示了德国的两个典型玛珥湖Dottingen玛珥湖与Eckfeld玛珥湖钻井剖面，可以看出典型的玛珥湖结构大致分为两层，上层为湖相沉积层，下层为火山岩层。岩相带A为火成岩层，主要为玄武岩、火山碎屑、火山角砾岩组成；岩相带B为湖相沉积层，主要为硅藻土、粘土与淤泥组成。根据田洋#275钻井可知，该地区地层具有典型玛珥湖特征，上覆厚度为221.28 m的湖相沉积层，下覆较厚的火成岩层。但田洋玛珥湖与德国玛珥湖不同点在于，田洋地区湖相沉积层主要为硅藻土，而德国玛珥湖主要为淤泥与黏土堆积。相较于德国玛珥湖，田洋玛珥湖火成岩层具有较明显的玄武岩（或火山碎屑岩）—黏土沉积旋回，#275钻井资料更加清晰地说明了田洋地区经历了多次射汽喷发才形成如今的田洋玛珥湖。
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田洋地区含有较丰富的钻井资料，结合地震勘探资料与大地电磁资料，可以得到高分辨率的田洋玛珥湖结构，揭示玛珥湖地区玄武岩分布情况，为CO2矿化封存选址及注入设计提供重要参考。本次工作部署如图3所示，部署了1条地震测线L1，3条大地电磁测线分别为TY01、TY02、TY03。#275钻井处于田洋玛珥湖中心较具有代表性，且钻探深度较深可以提供较为完整的田洋玛珥湖地层资料，各测线的重要参考井为#275钻井。因此本次工作所布设的地震测线与大地电磁测线都较靠近#275钻井。考虑到远离人口密集的居民区，测线L1选择在农田旁的路边进行地震勘探以减少勘探对于居民的影响。地震测线L1与大地电磁测线TY01、TY02均为东西走向，可相互对照进行地质解释。大地电磁测线TY03为南北走向，垂直于上述测线走向，不同走向的测线，可以更好地分析玛珥湖结构及玄武岩分布情况。
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多道反射地震采集系统使用德国Summit X One数字地震仪，震源使用国产ESS-600机械式震源，最大冲击能量为600 J，频带宽度为0~300 Hz。根据研究区地质条件，经过现场噪音检测和排列扩展试验，地震勘探采用偏移距72 m，道间距为2 m，12次覆盖观测系统滚动采集，采样率为1 ms，记录时间为1 s，采集参数如表2所示。
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地震数据处理使用Geogiga软件，主要步骤：1）对采集到的地震记录中不正常的炮记录进行剔除，对变化较大的区段进行静校正处理，即消除由于表层高程变化等因素对反射波传播时间影响的过程，使在叠加时达到时间对齐，以提高地震记录的信噪比和分辨率。2）进行振幅补偿，以补偿地震记录能量的损失，改善地震记录的横向一致性，使地震资料的能量变化能够真实地反映地下储层的岩性变化。3）进行增益处理，以增强微弱反射信号。4）进行叠前噪音压制，即采用综合去噪技术，对相干性好的信号进行增强，从而压制相干性不好的噪声，如面波和多次波等。5）通过共中心点（CMP）道集分选将来自同一个反射点的地震道排列到一起，再经过动校正，即消除正常时差的影响使同一点反射信号的反射同相轴拉平后，就可将道集内各道求和，形成叠加道，每个CMP都进行求和，就形成了叠加剖面，对叠加剖面进行偏移距处理。6）进行叠后处理，即提高分辨率与噪声压制，同时进行时间偏移处理，使倾斜层归位，绕射波收敛，让断点断面清楚，最终得到断点断面清晰、反映地下反射界面真实位置和构造形态的剖面。
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大地电磁数据处理使用Mapros、MTPioneer软件，主要步骤：1）通过对时间域电场和磁场信号（时间序列）进行谱分析，得到频率域的电场和磁场强度。2）计算不同频率的视电阻率、阻抗相位和磁倾子等资料。3）通过对视电阻率、阻抗相位数据等参数反演得到地下电性结构。由于现场位于高度密集人工活动区域，同时还存在风电桩基和高压线电网，以及城镇地下管网。在对现场关键测点进行音频大地电磁试采时发现在10~1 Hz频段存在干扰。为此，设计远参考站点用于对现场数据进行对比或校正，进一步减少干扰影响。
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田洋火山断陷盆地表层被砂质粘土覆盖，湖盆基底以上由硅藻土、硅藻粘土填充，湖盆基底为玄武岩及火山碎屑岩[13]。根据表3可知，Q3t地层硅藻土与Q3xl地层粘土的电阻率、密度及地震波速度都小于玄武岩。Q2s地层中的玄武岩具有高电阻率、高密度及高速度的特征，与上覆第四系松散堆积层具有明显的物性差异，且石峁岭组玄武岩及火山碎屑岩较厚，可以引起较明显的异常反应特征。因此通过大地电磁勘探，可以很好区分低电阻率与高电阻率地层，以间接识别玄武岩层分布及其厚度。通过地震勘探，根据地震剖面中的振幅、频率、连续性等特征，也可以很好地揭示田洋玛珥湖地区的玄武岩分布及沉积层序。通过上述地球物理勘探方法结合钻井资料，分析玄武岩分布、地层结构和物性参数特征，可以为CO2矿化封存实验选址和注入设计提供重要支持。
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玄武岩与上覆湖相沉积层具有较显著的物性差异，与湖相沉积层相比玄武岩具有较高的密度与速度，在地震剖面上显示为强烈反射体，具有清晰的反射界面。通过反射地震剖面结合#275钻井资料，可以很好地识别玄武岩层上界面及岩层倾向与倾角。通过对地震资料进行一系列处理，最终得到断点断面清晰、反映地下反射界面真实位置和构造形态的剖面，结合#275钻井资料进行相应解释得到图4和图5中测线L1解释剖面，其中主要反射地震层特征如下。
1）T1：下录组底界反射。为弱振幅，不连续反射。
2）T2：石卯岭组上段顶界反射。强振幅反射，连续性较好，反射界面具有一定倾角，反射界面的深度从100 m到150 m不等。
3）T3：石卯岭组下段顶界反射。弱振幅高频反射，连续性较差，反射杂乱。
下录组为一套深灰、灰黑色粘土及亚粘土。整合覆于田洋组之上。在地震剖面中弱振幅，不连续反射的特征，可解释为下录组的粘土及亚粘土。田洋组为一套较厚的硅藻土及泥岩组成，不整合接触于石卯岭组之上。硅藻土及泥岩在地震剖面中显示为低振幅且连续性较好，反映沉积环境稳定。石峁岭组地层由一套紫红色、紫黑色玄武岩、火山角砾岩与基性玄武岩组成。石峁岭组上段为强振幅反射，连续性较好且视频率低，反映玄武岩层的上界面在约120 m，且该玄武岩层较厚，岩层总厚度约70 m。石峁岭组下段为弱振幅高频反射，连续性较差，反射杂乱，反射地震法在此处成像效果较差，反映火山岩在此处发育，含有较厚火成岩层影响地震成像效果。反射地震法对于火成岩层上界面识别较为清晰，但对下界面的识别存在较大挑战。
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玄武岩相对于围岩具有较高的电导率。通过分析电阻率资料，可以帮助推断玄武岩的空间分布和厚度变化。反射地震法对于火成岩层上界面识别较为清晰，但对火成岩层底界的识别面临较大挑战。此外，除反射地震法提供主要地层结构以外，地层岩石物性，如孔隙度、饱和度、渗透率等参数也对研究非常重要。因此我们本研究增加大地电磁勘探技术，通过分析反演剖面电阻率变化情况，结合#275钻井资料，以揭示玛珥湖复杂的地下结构。在对各测线大地电磁数据进行预处理后，使用Pioneer软件中的Occam反演方法进行反演计算。具体的设置为最大反演次数为50次，截断误差（RMS）为0.01。最终，反演均达到收敛条件得到电阻率反演结果，如图6、7、8所示。
图6显示了大地电磁TY01测线的电阻率反演结果，在50 m至120 m处左右存在低阻响应特征，推测为硅藻土含水层；在200 m至370 m处左右存在高阻响应特征，推测为较致密的玄武岩层；在550 m至690 m处左右存在明显的低阻响应特征，推测为孔隙度较大的玄武岩或地下咸水层。
图7为大地电磁TY02测线的电阻率反演结果，显示在50 m至100 m处左右存在低阻响应特征，推测为硅藻土含水层；在200 m至460 m处左右存在高阻响应特征，推测为较致密的玄武岩层；在620 m至880 m处左右存在明显的低阻响应特征，推测为孔隙度较大的玄武岩或可能存在地下咸水层。
图8为大地电磁TY03测线的电阻率反演结果，显示在80 m至120 m处左右存在低阻响应特征，推测为硅藻土含水层；在200 m至500 m处左右存在高阻响应特征，推测为较致密的玄武岩层；在660 m至980 m处左右存在明显的低阻响应特征，推测为孔隙度较大的玄武岩或地下咸水层。
田洋火山断陷盆地表层被砂质粘土覆盖，湖盆基底以上由硅藻土、硅藻粘土填充，湖盆基底为玄武岩，火山碎屑岩[13]。硅藻土与砂质粘土通常不具备很强的磁性，而玄武岩具有强磁高密特征，玄武岩与围岩相比具有明显磁性差异，高磁异常反映了玄武岩的分布情况。航磁数据横向分辨率高且覆盖范围广，利用航磁异常数据可以有效揭示玄武岩地层横向分布情况，为雷州半岛CO2矿化封存重要备选场址和注入设计提供重要支持。
综上结合#275钻井资料，田洋地区上覆第四系粘土层，在89~120 m存在硅藻土含水层，在250~500 m左右存在较厚的玄武岩层，#275钻井总深度为486 m。对比TY01、TY02、TY03等3条大地电磁测线的电阻率反演剖面，在浅层及深度200 m以上，都有较为一致的低阻响应特征，推测为富含水的硅藻土及粘土层，与#275钻井资料结果符合。在200~500 m左右，3条测线都有一致的高阻响应特征，推测为较致密且较厚的玄武岩层，与#275钻井资料结果符合。表明整个田洋玛尔湖地区地质构造相对稳定。另外，3条测线在深度600 m以下都出现较为明显的低阻响应特征，推测为孔隙度较大且充填程度较低的玄武岩如气孔玄武岩或角砾化玄武岩，也可能存在地下咸水层。
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1）田洋火山断陷盆地表层被砂质粘土覆盖，湖盆基底以上由硅藻土、硅藻粘土填充，湖盆基底为玄武岩，火山碎屑岩[13]。硅藻土与砂质粘土通常不具备很强的磁性，而玄武岩具有强磁高密特征，玄武岩与围岩相比具有明显磁性差异，高磁异常反映了玄武岩的分布情况。航磁数据横向分辨率高且覆盖范围广，利用航磁异常数据可以有效揭示玄武岩地层横向分布情况，为雷州半岛CO2矿化封存重要备选场址和注入设计提供重要支持。
2）根据本次新采集和处理的地震、电磁成果，结合附近钻井资料，初步推断出田洋玛珥湖断陷盆地地层结构，如图9所示。田洋玛珥湖模型与德国Eckfeld玛珥湖地质模型[23]基本相似。田洋玛珥湖呈北西—南东向伸展，长约3.3 km，宽约2.2 km，面积约7.3 km2，高程98 m，盆缘地高20~30 m[13]。田洋玛珥湖由四周到火山口中心，湖相沉积层逐渐增厚，湖相沉积层之下的火山岩基底面起伏变化较大，基底以火山碎屑岩与玄武岩为主，玄武岩地层连续性较好，具有较大的CO2矿化封存潜力。
3）根据图10显示的田洋玛珥湖断陷盆地地层截面图，评估田洋玛珥湖玄武岩的CO2理论封存潜力，玄武岩理论封存量计算公式可表示为式(1)[12]。
式中：
MtCO2 为理论CO2矿化封存量；V为玄武岩地层体积，km3，假设取0.73，其中玄武岩分布面积为7.3 km2，厚度为0.1 km；φ 为玄武岩孔隙度，假设取10%[24]；d为碳酸盐岩（CaCO3）密度，2.7 g∙cm-3；e为碳酸盐岩矿化充填孔隙体积百分比，假设取10%[25]。通过公式计算得到田洋地区玄武岩理论封存量为110.376×108 t。 -
1）通过反射地震方法可将田洋玛珥湖地层大致分为了下录组、石峁岭组上段、石峁岭组下段3部分。但反射地震法对于地层深部火成岩层，具有反射地震信号连续性较差，反射杂乱，成像效果较差的现象。在此基础上，结合电磁勘探，获得了更丰富的地层岩石物性信息，如孔隙度、电阻率等。在电阻率反演剖面深度600 m以下出现了较为明显的低阻响应特征，本研究推测为孔隙度较大且充填程度较低的玄武岩如气孔玄武岩或角砾化玄武岩，也可能存在地下咸水层。大地电磁反演剖面不仅补充了反射地震的解释结论，还补充了#275钻井之下的深部地层信息。反射地震法与大地电磁法结合，有利于揭示玛珥湖结构，为CO2封存实验选址、封存备选场地评价与注入设计提供重要支持。
2）通过反射地震、大地电磁、磁力等解释成果与钻井资料，初步推断出田洋地区玄武岩三维地层结构。田洋玛珥湖由四周到火山口中心，湖相沉积层逐渐增厚，湖相沉积层之下的火山岩基底面起伏变化较大，基底以火山碎屑岩与玄武岩为主，玄武岩地层连续性较好，具有较大的CO2矿化封存潜力。
3）根据田洋地区玄武岩三维地层结构图，结合玄武岩理论封存量计算公式，计算得到洋玛珥湖地区玄武岩理论封存量为110.376×108 t，具有较大的CO2矿化封存潜力。
玄武岩CO2矿化封存实验备选场地勘查和潜力评价：雷州半岛田洋火山断陷盆地实例
Investigations and potential assessment of basalt CO2mineral sequestration experiment field: A case study of Tianyangvolcanic fault basin in Leizhou peninsula, China
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摘要: 多孔的玄武岩富铁富镁，相较于砂岩，具有较好的矿物捕集能力，可快速且高效地将二氧化碳（CO2）转化为固体碳酸盐矿物，玄武岩CO2矿化封存成为新一类备受关注的封存方式。玄武岩在世界分布广泛，但是目前在中国尚未见成功的玄武岩CO2矿化封存技术研发与示范项目，相关研究相对较少。在中国雷州半岛已发现规模较大的第四纪玄武岩，有望成为CO2矿化封存宝贵的科学研究天然实验场。在备选场址开展综合地球物理勘探，结合地质露头、钻探岩心和岩石物理资料等，分析玄武岩分布和物性参数特征。通过综合地球物理地震和电磁勘查对田洋玛珥湖地层和结构进行分析，结合钻井资料和磁法探测结果，进一步确证田洋地下存在玛珥湖型玄武岩地层，从浅层到深部发育较大规模玄武岩，矿化封存潜力较大。初步推断田洋地区玄武岩的地层结构，发现玄武岩地层连续性较好，具有较大的CO2矿化封存潜力。根据计算公式估计研究区玄武岩的理论封存量为110.376×108 t。研究成果不仅为玄武岩的矿化封存CO2实验提供重要物性基础参数，还为雷州半岛玄武岩CO2封存实验备选场地选址和注入设计提供重要支持。
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关键词:
- 多孔玄武岩 /
- 二氧化碳CO2矿化封存 /
- 地球物理探测 /
- 雷州半岛 /
- 田洋
Abstract: Porous basalt is rich in iron and magnesium, and has better mineral capture ability compared to sandstone. It can quickly and efficiently convert carbon dioxide (CO2) into solid carbonate minerals. Basalt CO2 mineral sequestration has become anemerged as a new type of carbon capture and storage (CCS) technology that has attracted much attention. Basalt is widely distributed around the globe, but research and demonstration projects on basalt CO2 mineral sequestration technology have not yet been initiated in China. The discovery of large-scale Quaternary basalt in the Leizhou Peninsula presents a promising opportunity to establish a valuable natural laboratory for CO2 mineral sequestration research. This study conducted comprehensive geophysical exploration at alternative sites, combining geological outcrops, drilling cores, and rock physics data to analyze the distribution and physical parameter characteristics of basalt. The study applied comprehensive geophysical seismic and electromagnetic exploration to analyze the strata and structure of Tianyang Mar Lake, combined with drilling data and magnetic exploration results, further confirming the existence of Mar Lake type basalt strata underground in Tianyang. Large scale basalt was developed from shallow to deep layers, with great potential for mineralization and storage. The stratigraphic structure of basalt in Tianyang area was studied and calculated, and it was found that the basalt had good stratigraphic continuity and great potential for CO2 mineralization and storage. According to the calculation formula, the theoretical storage capacity of basalt in the study area was estimated to be11.0376 Gt. The research results not only provided important physical parameters for the mineralization and CO2 storage experiments of basalt, but also provided important support for the site selection and injection design of CO2 storage experiments of basalt in LeizhouPeninsula-
Key words:
- porous basalt /
- CO2 mineralization and storage /
- geophysical exploration /
- Leizhou Peninsula /
- Tianyang
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图 3 田洋区域地形、地球物理测线及钻井位置分布
Figure 3. Topography and distribution of drilling and geophysical survey lines in the Tianyang
图 6 测线TY01电阻率成像与#275钻井地层岩性对比图
Figure 6. Comparison of stratigraphic lithology of well #275 and resistivity imaging of line TY01
图 7 测线TY02电阻率成像与#275钻井地层岩性对比图
Figure 7. Comparison of stratigraphic lithology of well #275 and resistivity imaging of line TY02
图 8 测线TY03电阻率成像与#275钻井地层岩性对比图
Figure 8. Comparison of stratigraphic lithology of well #275 and resistivity imaging of line TY03
图 9 田洋玛珥湖盆地北西-南东（NW-SE）向地质剖面解释图
Figure 9. Interpretation of the northwest-southeast oriented geologic profile of Tianyang maar fault basin
图 10 田洋玛珥湖断陷盆地结构截面图
Figure 10. Stratigraphic cross-section map of Tianyang maar fault basin
年代 地层 代号 火山岩年龄/（×104aB.P） 岩性 第四系 更新统 下录组 Q3xl 3~7 淤泥质粘土、粉质粘土、泥炭木夹腐木层和薄层砂 田洋组 Q3t 9~12 硅藻土和含硅藻粘土，局部夹砂和粘土 石峁岭组 Q2s 31~73 玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩 
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表 2 多道反射地震勘探的采集参数
Table 2. Acquisition parameters of multi-channel reflection seismic surveys
记录长度/s 采样率/ms 接收道数 道间距/m 炮间距/m 偏移距/m 覆盖次数 1 1 96 2 8 72 12
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表 3 田洋地层及物性参数
Table 3. Physical property parameters of Tianyang formation
地层代号 岩性 电阻率/(Ω·m) 密度/(g∙cm-3) 速度/(km∙s-1) 特点 Q3xl 粘土、泥炭土夹腐木层和薄层砂 30~55 1.78~2.10 2.2~3.5 中等电阻率、低密度、低速度 Q3t 硅藻土 10~30 1.9~2.3 2.2~3.5 低电阻率、低密度、低速度 Q2s 玄武岩 80~200 2.07~2.85 2.2~5.0 高电阻率、高密度、高速度
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