□中国地质调查局油气资源调查中心研究员
腾格尔
中国地质调查局近两年启动全国天然氢资源摸底工作,重点聚焦蛇绿岩带、深大断裂带和古老克拉通基底。最新进展显示,内蒙古贺根山和青海拉脊山两大蛇绿岩带已发现多个氢气异常区,甚至直接在橄榄岩中找到氢气包裹体,证明地下正在发生自然产氢过程。这意味着,我国具备寻找天然氢的基本地质条件和勘探潜力。
三大地质环境蕴藏“氢源”潜力
研究认为,我国陆域至少有三类地质环境有利于天然氢的形成。
一是蛇绿岩带。雅鲁藏布江-怒江-金沙江、阿尔金-祁连山-秦岭、天山-北山-内蒙古等蛇绿岩带发育大量蛇纹石化超基性岩,这是生成天然氢的“主力原料”。
二是古老克拉通盆地。塔里木、华北、扬子三个前寒武纪克拉通之上覆盖着塔里木、鄂尔多斯、四川等大型沉积盆地,基底富铁岩体具备产氢潜力。
三是深大断裂带。我国东部规模最大的郯庐断裂带,是中新生代深部流体活动的重要通道,有利于氢气运移。
在这些地区,已有多处氢气含量异常显示。天然氢究竟“有没有、有多少、在哪里、怎么找”,近两年的实地调查取得了实质性进展。
内蒙古贺根山:从航磁异常到“仙女圈”与氢气包裹体
贺根山蛇绿岩带位于内蒙古二连盆地北缘,属于华北板块与西伯利亚板块的缝合带。这里是我国研究最成熟的蛇绿岩带之一,但天然氢调查此前几乎是空白。
近年来,调查团队通过重新处理航磁数据,在二连盆地中北部的马尼特坳陷内预测出20多处隐伏的超基性岩体。它们呈带状、串珠状分布,是高磁异常的表现。团队进一步结合重力数据和地面铬铁矿发育特征,圈定出多个“高磁高重”耦合异常区,推测均为地下埋藏的超基性岩。
更直观的发现来自卫星遥感。这些隐伏岩体上方地表,发育着一批“仙女圈”状构造——全球已知的高含氢气区,大多都有这种圆形凹陷地貌,已被视为寻找天然氢的首要标志。现场土壤氢气检测证实,多个隐伏岩体附近确实存在高浓度氢气异常。
最关键的突破是团队首次在贺根山蛇绿岩带橄榄岩中发现了氢气包裹体,直接证明地下超基性岩已经或正在发生蛇纹石化产氢过程。目前,贺根山地区已被证实具有良好的天然氢勘探潜力,后续将开展高精度地球化学调查和深部地球物理探测。
青海拉脊山:盆山耦合区的高浓度异常
拉脊山蛇绿岩带位于西宁盆地南缘,两者呈现明显的“盆山耦合”关系。航空物探资料显示,拉脊山蛇绿岩带及与西宁盆地的接合部存在多个高磁异常区。地面磁化率检验确认,这些异常由超基性岩引起。高精度时频电磁和重力测量进一步发现,西宁盆地基底也存在“高阻高重”侵入岩体。现场土壤氢气检测在西宁盆地南部找到多处高浓度氢气异常点(氢气含量≥1000ppm),其中一个异常点正好位于上述“高阻高重”侵入岩体的上方。
这些超基性岩不仅蛇纹石化强烈,而且通过穆斯堡尔谱分析发现,其中的铁离子含量及比值明显高于非蛇纹石化岩石,这是发生过生氢过程的有力证据。此外,拉脊山地区地热梯度高、地热资源丰富,基底又被数千米厚的沉积层覆盖,非常有利于天然氢形成与富集,具有进一步勘探潜力。
前景:清洁、可再生、有竞争力的新能源
当前,我国天然氢资源调查研究才刚刚起步,潜力与挑战并存。内蒙古贺根山和青海拉脊山取得的进展虽然只是初步成果,但已为降低勘探风险、实现找矿突破提供了宝贵经验。
值得关注的是,天然氢不依赖人工制氢,而是地球自己“生产”的清洁能源,可以帮助高污染行业脱碳,据估算具有价格竞争力。有国外机构预测,开发天然氢每年可为地方政府带来数千万美元直接收入,并撬动数十亿美元的氢能经济。
随着调查评价工作深入推进,我国有望在天然氢这一全新能源领域抢占先机,为绿色低碳转型开辟一条“地下氢能”新路径。