中新網(wǎng)北京2月6日電 (記者 孫自法)地質成因的天然氫氣因具備“零碳排、低成本”的潛力，已成為全球能源特別是清潔能源競爭的新焦點，尋找和利用天然氫氣也引發(fā)全球范圍內科學研究和工業(yè)投資的熱潮，廣受關注。
繪出全新“清潔能源藏寶圖”
中國科學院地質與地球物理研究所(地質地球所)2月6日向媒體通報，該所劉傳周研究員和吳福元院士領銜的研究團隊，最近在青藏高原的蛇綠巖中，首次發(fā)現(xiàn)封存于微觀包裹體內的天然氫氣，不僅填補了中國相關領域天然氫氣的研究空白，也為中國尋找下一代清潔能源指明了新的地質方向。
這項能源領域突破性發(fā)現(xiàn)的研究論文，近日在國際學術期刊《科學通報》(Science Bulletin)發(fā)表。
蛇綠巖橄欖巖礦物橄欖石中含天然氫氣的線性排列流體包裹體。中國科學院地質地球所 供圖研究團隊指出，青藏高原廣泛分布的大型蛇綠巖體，是未來天然氫氣勘探的潛力區(qū)。該區(qū)域規(guī)模巨大、構造活躍，具備形成規(guī)模性氫氣資源的優(yōu)越地質條件。
此次發(fā)現(xiàn)，相當于在理論層面繪制出一張全新的“清潔能源藏寶圖”，為中國能源安全與綠色發(fā)展提供了重要的戰(zhàn)略選項。
完整勾勒天然氫氣傳輸路徑
基于中國科學院地質地球所對青藏高原蛇綠巖十多年的研究基礎，研究團隊選取青藏高原中東部班公湖-怒江縫合帶(班怒帶)丁青蛇綠巖進行研究，該蛇綠巖出露數(shù)百平方公里的地幔橄欖巖，為研究地幔過程提供了理想場所。
研究團隊介紹說，他們在丁青蛇綠巖地幔橄欖巖的橄欖石中首次發(fā)現(xiàn)了大量次生流體包裹體，這些包裹體呈線性排列，沿裂隙分布。
本項研究的關鍵證據(jù)，來自保存在地幔橄欖石礦物中、僅微米大小的流體包裹體。通過精密儀器分析，研究團隊在這些包裹體中檢測到氫氣與甲烷，并發(fā)現(xiàn)它們與典型的蛇紋石化蝕變礦物共生。這直接證明，青藏高原地下正在發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生“蛇紋石化”產(chǎn)氫過程，這是地球上最重要的天然氫氣生成機制。
進一步研究揭示，這些深部包裹體并非孤立的微觀現(xiàn)象。通過系統(tǒng)對比全球數(shù)據(jù)，研究團隊首次建立起深部包裹體氫氣組成與地表氫氣釋放通量之間的定量關聯(lián)，明確此類包裹體是地表氫氣的重要初始來源。這一發(fā)現(xiàn)，完整勾勒出天然氫氣從深部生成、遷移到近地表聚集的“源-匯”傳輸路徑，為資源預測與勘探提供了關鍵的科學依據(jù)。
以燎原之勢“點燃”人類未來
研究團隊科普稱，氫元素是太陽系乃至宇宙中最豐富的元素，也是重要的清潔能源載體。按照生產(chǎn)方式和生產(chǎn)成本，氫能被賦予了不同的顏色，主要包括從化石能源中加工制備的“灰氫”、來源于化石能源制備但進行了有效碳捕獲的“藍氫”、利用其他清潔能源電解和熱解水獲得的“綠氫”，以及地球內部天然形成的“金氫”或“白氫”。
這些“五顏六色”的氫能中，只有地質成因的天然氫氣(金氫或白氫)能夠真正意義上同時做到零碳排放和低成本。
天然氫氣可形成于多種地質過程，學界普遍認為蛇紋石化作用是地球最主要的產(chǎn)氫地質過程，在全球多種構造環(huán)境中均可實現(xiàn)。目前，受限于海水覆蓋，海底噴發(fā)的氫氣還無法開采利用，這使得蛇綠巖成為目前最現(xiàn)實、最重要的天然氫氣研究和勘探目標。
中國蛇綠巖廣布，特別是青藏高原發(fā)育一系列特提斯蛇綠巖帶，其重要特征是發(fā)育幾百平方公里的大型橄欖巖體，地幔蛇紋石化作用廣泛且多樣，具備天然氫氣生成的理想條件。因此，對青藏高原蛇綠巖開展普查并明確其中天然氫氣的比例有望成為氫能勘探的重要方向。
資料圖：青藏高原上的班公湖。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝研究團隊指出，除班怒帶丁青蛇綠巖外，非生物成因的甲烷也在青藏高原西北緣新疆庫地蛇綠巖中有所報道，在中國代表性的造山帶橄欖巖中也發(fā)現(xiàn)了類似的天然氫氣和非生物成因甲烷的流體包裹體。
這些天然氫氣雖似“星星之火”般存在于肉眼不可見的流體包裹體中，但聚少成多，青藏高原廣泛分布的大型、強烈蛇紋石化的地幔橄欖巖體很有可能具備巨大的天然氫氣能源潛力，從而以燎原之勢“點燃”人類未來。(完)