面对气候变化对人类社会带来的日益严峻的挑战，寻找替代化石燃料的能源变得尤为关键。作为一种潜在的能源载体，氢气已经吸引了广泛的关注。通常，氢气的生产需要从其他资源中提取，如通过水电解、蒸汽甲烷重整等方法。然而，近年来的研究表明，在某些地质结构中存在分子氢（H2），并以扩散或连续渗漏的方式被释放出来。尽管如此，关于这些分子氢起源、形成机制以及实际生产潜力的诸多问题仍未解决。最近，由法国石油与新能源研究院（IFPEN）、巴黎地球物理研究所、法国波城大学及阿杜尔地区大学联合进行的研究，提出了一种可以合理解释部分大陆天然氢气流形成的新机制。
在海洋环境中，因板块构造运动而被抬升至地表的岩石结构（例如蛇绿岩）中氢气的渗漏主要是由富含Fe2+的硅酸盐矿物（如橄榄石或辉石）氧化作用引起的。然而，在大陆内部，这些矿物几乎不存在，但氢气渗漏现象依然存在，特别是在位于克拉通（古大陆地区，6亿至30多亿年）的铁矿附近。本研究通过实验室模拟，在低温（低于100℃）条件下重现了磁铁矿（α-Fe3O4）在地壳中埋藏的条件，以探究其变化过程及产物。实验结果揭示，在缺氧环境下，磁铁矿能够转化为磁赤铁矿（γ-Fe2O3）并释放氢气，这表明存在一种全新的氢气生成机制。
基于上述研究结果，研究团队构建了一个模型，该模型详细描述了在不同深度的BIF中富氧地表水或缺氧水对磁铁矿的改造。这一模型旨在阐明地壳深处氢气的生成机制，以及氢气如何通过渗透性岩石层渗出至地表的过程。
这些发现对于未来在大陆环境中勘探天然氢气以及评估其潜在流量具有至关重要的意义。研究还指出，富含磁铁矿的沉积岩在各大陆板块中普遍存在，它们是潜在的烃源岩。该研究不仅扩展了科学家们对铁矿床形成及演变过程的理解，还为新能源资源的开采开辟了新的途径。
来源：IFP Energies Nouvelles. The origins of natural hydrogen emissions deep within our continents: the veil is lifted.
