CO₂捕获与储存（CO₂ Capture and Sequestration,CCS）在富水的深部咸水层是降低大气中碳含量的有效措施,不同咸水层中CO₂的存储容量研究是CCS的一个关键问题。在地球深部,富水流体与围岩矿物不断发生着水岩相互作用,石英等矿物的溶解度制约着交代作用中元素的质量传递,进而影响着某些矿床的形成。因此,地球不同圈层水盐体系中CO₂和石英等矿物的溶解度研究对于CO₂地质储存和矿床成因等方面都具有重要的意义。本文收集和整理了大量的CO₂和石英等矿物在纯水和盐水溶液中的溶解度数据,并根据热力学关系,分别建立了它们在常见水盐或水气盐体系中的溶解度模型。1.本研究建立了一个活度-逸度型的CO₂溶解度模型。其中活度系数由Pitzer电解质溶液理论计算,逸度系数由Span and Wagner（1996）状态方程计算得到。该模型可以准确计算450 K和500 bar以下,CO₂在离子强度小于5 mol kg^–1的KCl、MgCl₂、CaCl₂、Na₂SO₄、K₂SO₄和MgSO₄水溶液中的溶解度。与大量实验数据比较,本模型的平均绝对误差约为5%,在实验测量的误差范围之内。结合Mao et al.（2013）中的CO₂与Na⁺、Cl^–的作用参数和本模型中的相互作用参数,本模型可以精确预测CCS条件下CO₂在含Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^–和SO₄^2-的多盐溶液体系中的溶解度。2.本研究建立了一个半经验的基于密度的石英溶解度热力学模型。其中CO₂-NaCl-H₂O体系及其子体系的密度由Mao et al.（2010）的PVTx（压力-体积-温度-组成）模型计算。本模型的有效压力、温度分别可达20 kbar和1273 K。与大量实验数据比较结果表明本模型在纯水、NaCl水溶液和CO₂水溶液中石英溶解度的平均绝对误差分别为5.50%、5.24%和7.55%,在实验测量的误差范围之内,并且远小于过去常用模型的误差。无需引入新参数,本模型即可用于预测石英在含NaCl和CO₂水溶液中的溶解度。由本模型得到的不同温度、压力下的SiO₂水合数,与部分文献结果一致。本模型的热力学理论方法以及经验参数表达式原则上也适用于其它难溶矿物。在实验数据与此方法的基础上,建立了刚玉和金红石的溶解度模型,可以重现绝大部分实验数据。