（通讯员：卢宽）近日，地球科学学院特任教授李欢在中科院一区TOP国际著名地学期刊《Earth-Science Reviews》（IF=10.8）发表题为“A review and discussion on the influences of grain-coating clay minerals on water-rock interactions in sandstones”的研究论文（图1）。李欢为第一作者，长江大学为第一完成单位，李欢和中国石油大学（华东）胡钦红教授作为共同通讯作者。合作作者包括英国杜伦大学Stuart Jones教授、Jon Gluyas教授、澳大利亚昆士兰大学Eric Ansah博士、阿德莱德大学Saju Menacherry博士、美国德克萨斯大学经济地质调查局王琪琪博士后、和成都理工大学及中海油天津分公司研究院叶涛博士/高工。该成果得到Melbourne Research Scholarship和David Lachlan Hay Memorial Fund的联合资助。

图1.文章首页截图.

砂岩储层中的粘土膜是一类十分特别的矿物而受到广泛关注。在储层成岩/水-岩反应领域内，过往的研究往往只关注其对次生石英胶结物生长的抑制作用，但粘土膜的作用并不仅限于此。作者通过整合大量研究论文，详细梳理了目前业界对粘土膜作用的认识与挑战。进而，通过数学计算与数值模拟等方法，作者进一步拓展了现有认识，并重点讨论了粘土膜在砂岩水-岩反应中的5个作用，具体如下。

（1）粘土膜降低被包裹碎屑颗粒表面积的机理：作者通过几何方法定量计算了碎屑颗粒表面积降低与粘土膜属性参数间的关系，包括包裹率、粘土板片晶体厚度和粘土板片晶体间隙宽度（图2），且其与包裹率间呈抛物线关系，而非负相关线性关系。

图2.砂岩颗粒包裹不连续粘土膜及参数分类模式图.

（2）粘土膜降低跨层物质扩散速率的机理：粘土膜具有多孔属性，其与其他多孔介质类似，可以降低物质穿层扩散速率，其受到粘土膜微孔隙度、迂曲度和膜厚度综合影响。简而言之，微孔隙度越小、膜厚度越大，扩散速率下降幅度越大。

（3）粘土膜降低被包裹长石颗粒溶蚀速率的机理：在上述两点因素的基础上，粘土膜可以显著降低被包裹长石颗粒的溶蚀速率，溶蚀速率降低幅度主要受到粘土膜厚度、膜微孔隙度与迂曲度比值、和被包裹长石溶蚀速率与H⁺跨层扩散速率间比值的综合影响。

（4）粘土膜的潜在溶蚀过程：尽管识别和量化存在挑战，但已有案例表明粘土膜可以被显著溶蚀（图3）。

图3.澳大利亚Otway盆地下白垩纪Pretty Hill组绿泥石膜溶蚀的证据.

（5）粘土膜抑制石英加大的机理：除粘土降低碎屑颗粒表面积外，粘土板片晶体间隙宽度会显著降低在间隙上生长的细小石英晶的生长速率，使其快速达到自形晶；此外板片晶体物理隔绝了相邻的两个细小石英晶的合并，最终导致被包裹处无法生长薄片尺度可识别的次生石英。

总之，在砂岩水-岩反应领域内，粘土膜具有上述多种作用，可显著影响水-岩反应路径、强度及结果。但作者同时也强调，目前业界对于上述第1~4方面机理的理解还仍有待深入。

论文信息：Huan Li*, Qinhong Hu*, Stuart Jones, Jon Gluyas, Eric O. Ansah, Saju Menacherry, Qiqi Wang, Tao Ye, 2025. A review and discussion on the influences of grain-coating clay minerals on water-rock interactions in sandstones. Earth-Science Reviews 263, 105073.https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2025.105073.

（编辑：韩静 审核：朱光有）