天然氫氣又稱為金氫，其可再生、無污染、低成本的特點，使其成為一種具有潛在開發利用價值的無碳資源。目前，世界多地發現了天然氫氣滲出的圓形、橢圓形極淺的洼地“仙女圈”，地表氫氣含量在幾十到一千多ppm間。

地表氫氣的滲漏可能預示地下潛在的氫氣資源，這加快了天然氫氣勘探的步伐，美國、英國、澳大利亞、法國、巴西等國家的能源公司已相繼開始部署天然氫氣探測計劃。近期金之鈞院士及其團隊在我國三水盆地發現多個高濃度氫氣滲出點，土壤氣體中氫氣含量最高值可達6948ppm，相關成果已發表在Science Bulletin 2024年第9期。

三水盆地是晚白堊世至中新世在華南大陸邊緣發育形成的裂谷盆地，位于現今中國大陸巖石圈最薄的地區。金之鈞院士及其團隊利用氫氣探測儀和氡氣（Rn）探測儀在三水盆地開展普查式土壤氣體測量和取樣，結果顯示在盆地內多條斷裂帶土壤氣體中均發現異常高濃度H2，相伴生的是高濃度CO2和Rn。他們還在現場進行土壤氣體取樣，并在實驗室對氣體同位素δ2H和δ13CCO2進行檢測。

金之鈞院士認為三水盆地土壤氣體中H2濃度異常反映了深部氫氣的滲出，結合三水盆地地質條件及測量土壤氣體的地球化學數據，他推測三水盆地滲出點氫氣可能與巖漿脫氣及蛇紋石化作用有關，同時有機成因H2也是潛在貢獻者。三水盆地發育的深大斷裂及盆地內沿主控斷裂展布的小斷裂是H2從深部向淺部運移的良好通道。

H2分子小、質量輕、活性強，易擴散，因此尋找有工業價值的氫氣藏，有利的保存條件至關重要。

三水盆地含鹽巖層段位于古近系?心組三段，鹽層總體厚度在70~120 m之間，推測三水盆地?心組致密鹽巖層段可能是H2聚集的優質蓋層。

三水盆地氫氣滲漏點及氫氣濃度值

金之鈞院士提出氫氣成藏的“源—運—捕集”成藏體系，即氫源、連通氫源的斷裂及具有儲集和封存氫氣能力的圈閉是氫氣成藏的三個關鍵要素。他推測三水盆地地表高濃度氫氣的滲出，預示著地下可能有巨大的氫氣儲存或源源不斷的氫源。

那么三水盆地連通深大斷裂、以膏巖層為蓋層的圈閉，很可能是氫氣聚集成藏的有利位置，也是氫氣勘探的有利目標層。

同時，他認為在地質歷史時期發生了地殼減薄、地幔上涌的裂谷型盆地，如渤海灣盆地、松遼盆地和蘇北盆地等也是我國氫氣勘探的有利遠景區。

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Jin Zhijun, Zhang Panpan, Liu Runchao, Huang Xiaowei, Wang Xiaomei, Meng Qingqiang，Liu Jinxia，Su Yutong, Zhang Haozhe. Discovery of anomalous hydrogen leakage sites in the Sanshui Basin, South China. Science Bulletin, 2024, 69(9): 1217-1220

來源: 《中國科學》雜志社