当前,全球能源体系加快向低碳转型。氢能作为重要的清洁能源载体,被视为未来能源结构调整的关键选项之一。,制取氢气的能源消耗与碳排放问题也引发关注。因此,意义在于地质成因、可地下自然生成并富集的天然氢气,因潜在的低碳属性和资源可持续性,逐渐成为国际地学与能源领域的研究热点。 问题在于,天然氢气能否形成可勘探、可开发的资源,关键取决于其生成机制、封存条件与富集规模。长期以来,国内对天然氢气的直接证据相对有限,有关找矿标志、成藏模式与目标区优选仍处于探索阶段,制约了从科学认识到资源评价的衔接。 针对这个科学与找矿需求,中国科学院地质与地球物理研究所刘传周、吴福元领衔的研究团队近日在青藏高原蛇绿岩中,首次发现封存于微观包裹体内的天然氢气。这一成果在于:微观包裹体可被视为地质过程的“时间胶囊”,能够保存流体或气体在特定温压条件下被捕获时的原始信息。通过在包裹体中识别天然氢气,科研人员为高原蛇绿岩体系中确有氢气生成与封存提供了更直接、可追溯的证据来源,从而在一定程度上补上了国内相关研究链条中的关键一环。 从成因角度看,蛇绿岩通常代表古海洋岩石圈残片,富含橄榄石、辉石等易与水发生反应的矿物。在一定温度、压力及流体条件下,超基性岩与水的相互作用可能促发若干化学反应,伴随产生氢气。青藏高原经历强烈的板块碰撞与隆升过程,构造活动活跃,断裂系统发育,既可能为流体运移与反应提供通道,也可能在局部形成封闭空间,有利于气体的保存与局部富集。研究团队据此提出,高原广泛分布的大型蛇绿岩体,具备成为天然氢气勘探潜力区的地质基础。 这一发现带来的影响体现在多个层面。其一,在科学层面,天然氢气的证据载体得到拓展,为研究高原深部流体活动、岩石—流体反应及相关地球化学过程提供新的切入点。其二,在资源层面,它为我国开展天然氢气的资源调查、潜力评价和靶区圈定提供了更明确的地质线索,有助于从“可能存在”迈向“可被验证和量化”。其三,在战略层面,若后续研究证实具备一定规模的富集条件,将为我国清洁能源供给体系提供新的想象空间,有助于降低部分领域的用能排放强度,并为能源安全与产业升级提供储备选项。 不过也需看到,天然氢气从科学发现走向资源利用仍面临多重挑战。一上,微观尺度的发现并不等同于可开采的工业规模富集,仍需厘清氢气的持续生成能力、运移路径、封存条件以及与甲烷、氮气等伴生气体的关系。另一方面,高原地区地形复杂、生态脆弱、气候条件严苛,任何勘查与试验都必须把生态环境保护放突出位置,严格评估环境影响与工程风险。此外,天然氢气的勘探开发在技术体系、标准规范、监测评价等仍需完善,与现有油气地质和矿产勘查体系的衔接也有待探索。 面向下一步工作,对策应突出“科学研究与资源评价并重”。一是加强基础研究,围绕氢气生成反应、封存介质与成藏模式建立可验证的理论框架,形成适用于我国的找矿预测指标体系。二是开展重点区带的综合调查,统筹地质、地球物理、地球化学等多学科手段,优选目标区并开展示范性验证,推动从点状发现走向区带认识。三是同步推进技术与规范建设,完善采样检测、原位监测、风险评估等关键方法,探索低扰动、可持续的勘查路径。四是强化协同创新,推动科研机构、能源企业与地方政府在数据共享、试验平台与成果转化上形成合力,为后续规模化研究奠定基础。 展望未来,随着“双碳”目标深化和能源结构持续调整,天然氢气作为潜在的清洁能源补充来源,研究热度有望继续提升。青藏高原蛇绿岩体分布广、构造活动强、地质过程复杂,既是检验相关理论的重要天然实验室,也可能成为我国天然氢气勘探研究的优先关注区域之一。与此同时,能否形成具有经济性与可持续性的资源开发模式,还需要更多证据、更多样本和更严格的系统评价。
这个发现标志着我国在天然氢气研究领域取得新突破。微观包裹体中的氢气虽小,却包含着巨大能量和科学价值。它启示我们,清洁能源的未来不仅需要技术创新,更需要深化对自然规律的认识。青藏高原这片神奇的土地,有望为全球能源转型贡献中国智慧。