氢气（H2）作为一种高效燃烧、清洁低碳的非化石燃料，其勘探开发正逐步开辟成为能源技术革命的新方向，是实现碳中和的重要途径。在特定地质环境下的地表渗滤、地下矿井和钻孔中均存在天然富氢气流体，打破了人类对天然氢气因化学性质活泼、易于反应而难以在地下聚集成藏的固有认识，使得天然氢气成为重要的初始能源和勘探对象。
图1 威尔逊旋回中的蛇纹石化及产氢过程
以往的科学研究证实天然氢气主要分布在以洋中脊、裂谷、汇聚板块边缘蛇绿岩带等为代表的构造活动带和以前寒武纪大陆基底、盆地沉积盖层为代表的构造稳定区。不同构造背景下天然氢气的来源也存在一定差异，科学家认识到水岩反应、核幔内部深源氢脱气、水的辐射分解以及有机质（生物）分解可能是天然氢气形成的主要机制，这其中又以蛇纹石化为特征的水与含铁矿物的反应占主导地位。
图2 阿尔卑斯造山带中经典露头—洋陆过渡带的蛇纹石化地幔岩（背景中黑色山体）
近期，极地地质与海洋矿产教育部重点实验室海洋过程与矿产资源团队李琦教授等联合崂山实验室、浙江大学、中国科学院深海研究所等国内单位的相关专家，与天然氢气研究的国际权威、法国斯特拉斯堡大学Gianreto Manatscha教授开展了以阿尔卑斯造山带构造演化过程与消亡洋壳（蛇绿岩带）产氢机制为主题的野外考察。
图3 阿尔卑斯造山带Tasna地区蛇纹岩化的地幔岩露头
图4 Engiadina河谷Grischun氢气渗漏监测站（白房子）
通过实地调查，研究人员深入了解了被动大陆边缘近端带、颈缩段和远端带的结构特征及阿尔卑斯造山运动对不同构造单元的改造过程（逆冲推覆），观察到了地幔岩、大陆地壳、同裂谷期沉积和裂后期沉积的叠置关系；在Engiadina河谷的Grischun测量站观摩了天然氢气渗漏监测并对其成因展开了热烈讨论。经过一周左右的野外调查和室内讨论，研究人员认为大西洋被动大陆边缘与我国南海陆缘在结构和构造演化过程方面有相似性，认识到水岩反应和海底裂缝系统的渗透是天然氢气的主要产出机制。这些考察成果有利于加深对我国南海等海域天然氢气产出与富集机理的认识，具有重要的现实意义。
（新闻供稿：李琦）
