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摘要
CO2地质封存是重要的CO2减排技术之一，其中泄漏风险评价是该技术实施的关键，而天然CO2泄漏研究是获取泄漏评价关键信息的重要手段。通过野外调查，现场测量以及水样、气样和岩样的采集和测试，分析了西宁盆地南部CO2的来源、泄漏特征和其泄漏到浅部含水层后相关的响应规律。结果显示西宁盆地南部发现了多处天然CO2泄漏，包括高含CO2的泉、废弃钻孔的间歇水气喷发和CO2井喷等多种形式的泄漏显示，以及与之伴随的较大范围的钙华。气体中CO2占绝对含量，CO2碳同位素介于-2.5‰～-0.4‰,指示泄漏的CO2来源于深部无机成因，并通过深部断层泄漏进入浅部承压含水层，与地下水一起径流、排泄或在浅部二次聚集。CO2泄漏区域土壤222Rn浓度异常(超过9 000 Bq/m3),这可作为识别隐伏泄漏通道的重要方法。地下水对CO2的泄漏产生了明显的物理化学响应，包括现象独特的井筒间歇喷发(喷发200 s和停止130 s),地下水水化学特征的变化(比如pH值的降低(小于7),电导、HCO3-、Ca2+的升高和氧同位素的漂移),以及地表大面积特征明显(比如气泡构造)和成分以方解石为主的钙华。该场地天然CO2泄漏特征与美国Utah场地具有很高的相似性。研究成果不仅能为CO2地质封存的泄漏风险评价提供天然类比知识，而且还有助于了解地球深部地质活动。
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单位中国科学院武汉岩土力学研究所; 青海省水文地质工程地质环境地质调查院; 中铁第一勘察设计院集团有限公司
