四川盆地深层天然氢气形成机制

作     者：王晓梅 何坤 杨春龙 谢豪 王晓波 吕怡潼 谢林丰 张水昌 

作者机构：中国石油勘探开发研究院 中国石油天然气集团有限公司油气地球化学重点实验室 南京大学地球科学与工程学院国际同位素效应研究中心 

出 版 物：《中国科学:地球科学》 (Scientia Sinica(Terrae))

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFF0800304) 中石油科技项目(2024DJ93) 中石油直属院所基础研究和战略储备技术研究基金项目(2020D-5008-01)资助 

主　　题：天然H 四川盆地 深层 产氢机理 同位素分馏效应 

摘      要：作为潜在的可再生清洁能源,天然氢气的资源分布和勘探前景受到广泛关注.但地下天然氢气的成因机理与富集成藏规律认识不清,很大程度限制了其高效勘探和开发利用.本文通过四川盆地川中地区震旦系-三叠系58个常规气的地球化学分析,对沉积盆地深层天然气中H2含量和同位素进行了报道.发现川中深层天然气中H2含量普遍高于0.1%,最高可达1.6%, H2的H同位素(δⅡ2HH2)为-850‰～-586‰.研究区地质条件、产氢机理和同位素分馏特征分析,证实微生物和有机质原位裂解产氢作用不是深层H2的有效生成途径.结合天然气中He含量和同位素分析,推断川中地区火山岩基底是震旦系-三叠系天然H2的潜在气源岩,即H2来源于基底花岗岩中水的放射性分解和Fe（Ⅱ）的水热反应.同时,扩散分馏模型揭示深部H2向沉积储层运聚过程中存在显著的同位素分馏,导致川中深层天然气中2HH2异常偏轻.这预示地下天然氢的成藏长期处于动态过程,气藏中同时存在H2的运聚和逸散.本研究不仅揭示了深层H2的形成机制也为认识沉积盆地天然氢的资源前景提供了重要地质实例.