CO2地质封存(GCS)是减少向大气排放CO2的可行方法之一。评估盖层的稳定性是保障长期GCS安全进行的关键工作。盖层通常由低渗透率的页岩或泥岩构成。在这类岩层中最主要的矿物是以蒙脱土(MMT)为代表的粘土矿物。蒙脱土对CO2/H2O吸附作用会导致蒙脱土结构和力学性质发生变化，进一步影响页岩的孔隙结构、渗透率，甚至盖层的密封强度。因此有必要研究GCS条件下，蒙脱土-水-CO2体系相互作用规律。　　伴随着GCS工业发展的需求，针对蒙脱土-水-CO2体系相互作用开展了大量研究，但还缺少对吸附作用系统性分类对比及蒙脱土-水-CO2基本弹性力学性质分析。为此，本文利用结合蒙特卡洛算法的分子动力学方法，研究了在超临界CO2(scCO2)条件下(P=10 MPa，T=31℃)的蒙脱土-水-CO2相互作用引起的微观结构和力学性质的改变。　　首次将不同CO2/H2O吸附组分系统地归纳为A型、B1型B2型，并在A型中提出用等体积H2O替代混合CO2/H2O吸附质。结果证明H2O更清楚地表现出蒙脱土相关性质随混合CO2/H2O吸附质的变化规律。三种吸附类型的层间距d001呈现不同的变化规律。另外对比B1型和B2型d001可推测出蒙脱土膨胀过程中H2O起主导作用。从CO2/H2O层间域分布分析结果来看，CO2进入层间域后会替代部分H2O。　　页岩类盖层富含粘土矿物，因此粘土矿物的微观力学性质会影响页岩类盖层的强度。在微观力学性质研究方面包括两部分:基本弹性常数的计算和特定应力边界条件下的σ-ε响应。首先，探索了弹性刚度系数Cij，体积模量K，剪切模量G，杨氏模量Ei和泊松比vij等基本弹性力学常数随不同吸附组分的变化规律。和完全干燥(0W)的蒙脱土相比，CO2/H2O吸附组分会使蒙脱土硬度变小。例如B1型的Cij中，C44最小值只有0-0蒙脱土的11％。同时高水化(2W)状态软化程度更加明显。这一点可由平行于(001)晶面Cij，K和G三种弹性常数在A型吸附体系中分布规律证明:常数值依据1W和2W水化区间分成两个阶段，且1W水化状态的值要明显高于2W水化状态的值。水化状态决定层间距d001值，所以这三种弹性常数会随着d001值增加而减小。接下来考虑了两种边界条件。在0～1GPa的静水压力下，层间距d001，晶胞体积V,晶胞边长a和b等结构参数随压力P增加而线性减小，且初始层间距d001决定蒙脱土各方向刚度。在单轴压缩条件下，分别计算了沿三个主应力方向上的σ-ε响应。平行于(001)晶面方向上，与0W水化状态的最高应力值相比，1W和2W最高σ1分别减少了12.4％和26.8％，最高σ2分别减少了15.8％和22.4％。对这两个方向上的屈服应变大小几乎没有影响。在主应力σ3压缩方向上没有观察到屈服阶段，而是随着压缩应变增加出现硬化特性。比较割线模量Esec发现，1W的Esec高于2W的Esec。综上所述，水化状态再次表现出对蒙脱±强度的决定性作用。自扩散系数D随ε3增加迅速减小的变化趋势可以间接证明蒙脱土内表面对CO2/H2O束缚力增强过程。综上所述，粘土的水化状态应成为GCS预测盖层强度的重要参数。