Hydrogen-Induced Alteration of Sulfide Minerals in Fine-Grained Sedimentary Rocks

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Geochemists studying hydrogen reactivity with minerals will find direct experimental data and modeling confirming dissolution mechanisms.

🏢実務担当者:Energy companies evaluating depleted reservoirs for hydrogen storage should consider the potential for mineral alteration and porosity changes.

水素地質学的貯留、すなわち地下水素貯留（UHS）は、再生可能エネルギーの間欠性を緩和し、脱炭素が困難な産業部門を脱炭素化するための、ますます有望な戦略である。数十年にわたる地下ガス貯留とCO2地質学的貯留は貴重な類似例を提供するが、H2の小さな分子サイズ、低密度、高い拡散性は、その強い還元能と相まって、貯留サイトの長期的な安全性に特有の課題をもたらす。電子供与体として、H2は典型的な貯留条件（例：温度、圧力、pH、塩分）下で塩水および一部の鉱物と酸化還元反応を引き起こすことができ、キャップロックの岩石物理学的特性に影響を及ぼす可能性がある。 枯渇した炭化水素貯留層におけるUHSの実現可能性を評価するため、本研究では、細粒の堆積岩に一般的に見られる硫化物鉱物とのH2反応性を調査する。キャップロック試料は、南サンホアキン盆地のエルクヒルズ油田における中新世モントレー層から選定された。試料は、誘導結合プラズマ質量分析法（ICP-MS）、X線回折（XRD）、走査型電子顕微鏡（SEM）エネルギー分散分光法（EDS）を用いて特性評価された。サブ試料はシンクロトロンナノトモグラフィー（nanoCT）で撮像され、その後、H2飽和NaCl溶液（希釈合成塩水）で満たされた嫌気性グローブボックス内のバッチ反応器に置かれ、1週間後に再撮像された。ナノCTデータは、フランボイダル黄鉄鉱結晶の溶解と孔隙容積の局所的な増加を明らかにする。地球化学的モデリングはこれらの観察結果を裏付け、還元的溶解経路を強調する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Hydrogen geologic storage or underground hydrogen storage (UHS) is an increasingly promising strategy to mitigate the intermittency of renewable energy and decarbonize hard-to-abate industrial sectors. While decades of underground gas storage and CO2 geologic storage provide valuable analogs, the small molecular size, low density, and high diffusivity of H2, combined with its strong reducing capacity, introduce unique challenges for long-term security of the storage site. As an electron donor, H2 can and induce redox reactions with brine and some minerals across typical storage conditions (e.g. temperature, pressure, pH, and salinity), potentially affecting petrophysical properties of the caprocks. To evaluate the feasibility of UHS in depleted hydrocarbon reservoirs, this study investigates H2 reactivity with sulfide minerals commonly seen in fine-grained sedimentary rocks. A caprock sample was selected from the Miocene Monterey Formation at the Elk Hills Oil Field in Southern San Joaquin Basin. The sample was characterized using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscope (SEM) energy dispersive spectroscopy (EDS). A sub-sample was imaged using synchrotron nano-tomography (nanoCT), then placed in a batch reactor in an anaerobic glove box filled with H2-saturated NaCl solution (diluted synthetic brine), and re-imaged after one week. The nano-CT data reveal dissolution of framboidal pyrite crystals and localized increases in pore volume. Geochemical modeling confirms these observations and highlights reductive dissolution pathways.

• semanticscholar https://doi.org/10.2118/232890-msfirst seen 2026-05-15 20:30:37 · last seen 2026-06-30 05:42:02