黄土高原中部的“氦气”资源是怎么形成的?

金童希瑞


我国现在的氦气主要还是进口。网上找来的,渭河盆地氦气成藏条件

4.1 地质背景

渭河盆地位于陕西省中部,是一新生代断陷盆地。盆地北靠鄂尔多斯地块,南依秦岭断块隆起山脉,西 起 六盘山 弧形 断裂 带 南段,东 接汾河地堑

(图1)。古生代—早三叠世和中晚三叠世,渭河地区分别作为华北克拉通和鄂尔多斯盆地的一部分进行演化和沉积,此后盆地演化与秦岭造山带的隆起密切相关,至始新世中晚期,由于区域构造应力场的转变,渭河断陷开始发育,盆地内新生代地层厚度最

深达 7000m,总体自下而上可划分为下粗上细的四大沉积旋回,即上始新世—渐新世(红河组—白鹿原组—甘河组)旋回、中新世(高陵群)回、上新世(霸河—蓝田—张家坡组)旋回和第四纪 (三门组—秦川组)旋回,各旋回之间均以不整合或假整合

接触,其中高陵群和蓝田—灞河组为富氦层(表2 )。此外,盆地内断裂十分发育,主断裂走向与盆地走向一致,扶风以西为 NW 向,扶风以东为 EW — NE向。盆地南缘的秦岭地区出露大量花岗岩。

4.2氦气显示

渭河盆地的地热开采中,由于张家坡组以暗色泥岩为主,且埋深浅、温度低,故部分地热井开采时对该层位进行封固,但仍有约73%的地热资源开发时采取混采方式。近来,渭南地区生物气勘探的主要层位是张家坡组,甲烷的加入对氦气含量的影响很大。在剔除渭南地区生物气井的基础上,统计分析了渭河盆地101件油气井和地热井样品的气体成分及氦同位素,结果表明所有样品中氦气含 量 均 超 过0.1% 的 工 业 标 准,体 积 分 数 在0.19%~9.2%之间,平均为1.50%(表3)。其中,氦气含量高于1%的井有55口,含量高于2%的井30口井,含量高于3%的井有11口。甲烷的体积分数变化较大,在 0.06% ~58.37% 之间,平均为10.51% ,与氦气含量的相关性不强[图2 (a)]。氢气含量较低,在0%~14.32% 之间,平均为0.31% ;氮气含量在12.86%~99.56%之间,差别较大,平均为82.4% ;二氧化碳含量在0%~77.91%之间,平均为4.92% 。可以看出,渭河盆地钻井中的气体成分可分为3类,分别以氮气、甲烷和二氧化碳为主,其中以氮气为主的钻井较多。

4.3氦气成藏条件

4.3.1潜在氦源岩

(1)氦气成因和来源

氦气有 2 种同位素,即3He 和4He 。按其成因可分为原始型、放射性成因型和散裂成因型,同位素特征差别较大(表4 )。其中原始型是在宇宙演化中形成,由“恒星合成元素”假说的核聚变产生,现大多保留在地幔中;放射性成因型由放射性衰变、裂变和由其引起的其他核反应产生,主要由富铀钍的地壳形成;散裂成因型由物质和宇宙射线相互作用产生。鉴于不同成因的氦气储存在不同地质体中,因此按来源又可分为幔源、大气源和壳源,该分类目前应用最广。其中地幔由于保留部分原始氦,3He含量高;地壳中氦气主要是放射性成因型,显示出4He的年代学累积效应;大气中4He主要来自于地壳和地幔的脱气,

3He主要来自于地幔,并受太阳风散裂成因氦的影响,同位素值介于幔源和壳源同位素之间。

(2)潜在氦源岩

常规油气理论认为,烃源岩是富含有机质、大量生成油气与排出油气的岩石。同样,氦源岩应定义为富含铀钍、大量生成和排出氦气的岩石。根据氦气生成原理,氦源岩应富含铀钍且长时间衰变。渭河盆地与氦气生成有关的岩石包括盆地南缘花岗岩体、盆地内部隐伏磁性体、基底及新生代地层。但由于渭河盆地基底深、新生代地层形成晚,对盆地氦气贡献小,而且渭河盆地的基底和新生代地层与其他盆地无显著差别。故认为渭河盆地的主要潜在氦源岩为盆地南缘花岗岩体和盆地内部隐伏磁性体(图3 )







新际来客


氦元素实际上在宇宙中的含量是第二高的,在宇宙中的含量达到了23%,仅次于氢。但是这种元素在地球上的含量非常稀少,所以被称为“稀有气体”。但是偏偏氦气在人类工业上有很多的用处,比如说这种气体可以用在低温超导、核工业、航天、工业生产等等领域。【如下图所示,就是氦原子】

而想要获得这样的气体,最主要的方法就是提炼“富氦天然气”。

天然气大家都知道是什么,但是实际上自然界中的天然气不是一种单一的物质,而是一种混合物,根据不同的地质环境,天然气中的物质含量是不一样的。其中有一些天然气中会含有较多的氦气,这就是“富氦天然气”。通过提取可以获得宝贵的“氦气”。

题目中的“氦气”资源,实际上就是富氦天然气。这样的天然气资源在我国的渭河、四川、塔里木、柴达木、松辽、渤海湾、苏北、海拉尔等8个盆地,都有发现。具体分布如下图所示。

那么这些富氦天然气是怎么形成的呢?

要知道,除非发生核反应,否则一种原子是不会变成另一种原子的。所以说氦气的形成可不是一般的反应。富氦天然气中的氦有两种形成原因,第一种是“壳源性”,意思是氦气来自于地壳,第二种是“幔源性”,意思是氦气来自于地幔。

其中壳源性的氦气来自于放射性元素的衰变,比如说我们最熟悉的放射性元素“铀”,这种元素在发生衰变的时候会产生氦气。如下图所示,铀衰变产生的α射线实际上就是氦核。

而幔源性的氦气,是天生就有的,但是主要是保留在地幔中,经过漫长的时间逐渐随着岩浆慢慢地靠近地表,最终集中在一些气矿中——当然了,还有大量的氦气会因此散发到大气中,很难再找回来了。

所以说,黄土高原中的“氦气”资源实际上就是富氦天然气矿,是一种特殊的天然气资源,没有那么神秘,其形成的原因也压根不是题目中说的什么“小行星俯冲、撞击产生”,小行星撞击一下那点儿力度,远远不够氢元素发生核聚变反应。


SilentTurbine


这个问题太过深奥了,我真的没啥特别的见解。

我只知道氦是一种稀有的气体,主要被用于国防,军事,高科技等。主要来源好像是天然气吧。

其它的 我就不是很了解了,至于黄土高原氦气的由来,希望可以由专业的人士为你解答


TeddyBear1103


太专业,不敢答,谢谢。


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