酸-岩溶蚀现象在自然过程和工业应用中较为普遍：全球碳循环中的溶蚀碳排放、二氧化碳的矿化封存、油气储层的酸化压裂改造等情景中均存在岩石的酸化溶蚀。真实岩石溶蚀过程所涉及的地球化学反应链复杂，流动、溶质运移和反应耦合紧密，且孔隙结构和形貌改变明显，这些特征为探究酸-岩交互机理和建立反应流模型带来了挑战。现有的微观尺度实验方法缺少对真实岩样溶蚀过程的瞬态表征和动态测量，因而较难为溶蚀反应的机理研究提供必要的实验证据，也很难为动态反应流模型提供必要的参数测量。
针对上述问题及应用需求，中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室研究员凌博闻与美国斯坦福大学合作，研发出嵌入真实岩样的微流实验平台，在孔隙尺度实时记录溶蚀反应对页岩样本结构和流体流场的影响。科研人员结合成分分析和图像识别技术，探究不同矿物比例样本的溶蚀过程，总结孔隙结构的瞬态变化规律。同时，该工作对碳酸盐富集、黏土富集、碳酸盐-黏土混合的页岩样本进行溶蚀实验，将结果和经典反应流模型进行比对，进一步归纳动态反应参数的标定方法，这为发展新的全耦合反应流模型提供了实验数据支持。
相关研究成果以Probing Multiscale Dissolution Dynamics in Natural Rocks through Microfluidics and Compositional Analysis为题，发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。
酸化溶蚀反应对孔隙结构的改变
研究团队单位：力学研究所