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西班牙马拉加大学牵头、荷兰乌得勒支大学海洋与大气研究团队参与的一项最新研究显示,西班牙南部Ronda橄榄岩体存在显著的天然氢渗漏。该成果发表于国际期刊《Applied Geochemistry》,题为《Relevant seepage of natural hydrogen in the Ronda Peridotite Massif (Spain)》。研究团队在Vega Escondida渗漏点测得约46%的氢气体积分数,为目前西欧陆地表面所报道的最高天然氢浓度之一。
论文由Lucía Ojeda担任通讯作者,Iñaki Vadillo、Pablo Jiménez-Gavilán、Antonio Castro-Gámez、Carina van der Veen、Corstian van Rijswijk、Bibhasvata Dasgupta、Thomas Röckmann、Ildiko Melinda Martonos和Giuseppe Etiope等共同完成。其中,乌得勒支大学参与作者所在的海洋与大气研究、海洋与大气物理化学等研究单元,为该研究提供了气体组成、同位素分析及大气—地表界面过程认识方面的重要支撑。多学科合作使研究得以将野外地质调查、水文地球化学、气体地球化学和同位素示踪结合起来。
Ronda橄榄岩体位于西班牙南部,是欧洲规模最大的地幔橄榄岩露头之一。橄榄岩与水发生蛇纹石化反应时,可形成蛇纹石和磁铁矿,并释放分子氢,因此被视为天然氢形成的重要地质环境。该地区发育多处高碱性泉水和气体渗漏点,但过去观测到的氢气浓度大多较低且波动明显。
本次发现的Vega Escondida渗漏点,不仅有间歇性气泡逸出,相关泉水中的溶解氢浓度还达到约540微摩尔每升。研究估算,该点每天可将约500升氢气输送至地表。除氢气外,渗漏气体还伴生氮气、甲烷和较重烃类,为理解地下气体体系的形成和演化提供了更完整的地球化学信息。
研究团队发现,高氢渗漏点恰位于两条断层交汇部位,并处在橄榄岩与复理石沉积岩接触带附近。断层在这里可能发挥了“地下气体通道”的作用,使深部形成或储存的氢气得以向上迁移。基于现有重力资料,作者推测蛇纹石化前缘深度可能小于8千米,温度不高于约200摄氏度。
一个尤其值得关注的结论是,现今较低温度条件下的蛇纹石化反应速率,可能不足以持续供给如此高的地表氢气通量。研究人员据此提出,Ronda地区的氢气可能主要形成于约2000万年前橄榄岩侵位及其后的较高温地质阶段;氢气和甲烷随后在橄榄岩体内部或相邻复理石地层中长期积累,形成地下储集库,再通过断裂系统间歇性释放到地表。
研究还显示,各泉点氢气浓度可随时间明显变化,而伴生甲烷的总体同位素和团簇同位素组成相对稳定。这种“通量变化而来源稳定”的特征表明,地表逸散并不简单对应当代即时产氢,地下长期储集、含水层作用、微生物消耗及渗漏强度变化可能共同控制天然氢的释放。
该研究凸显了国际合作在天然氢研究中的价值,也为未来勘探提供了重要思路:寻找天然氢不能只看是否发育蛇纹石化岩石,还应综合评估产氢条件、储集空间、断裂输导和封盖保存能力。Ronda案例提示,地表高浓度氢异常可能是深部古老氢气储库泄漏的重要信号。
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GMT+8, 2026-10-22 13:13
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