胡迪尼气体释放-隐藏的氦气场
氦气和氢气是医学所必需的, 高新技术产业, 为粮食安全和未来的净零社会提供肥料. 然而，如今它们的生产与大量的碳足迹息息相关, 另外, 氦的供应正处于危机之中. 在一起, 这些原因意味着识别替代方案, 天然氦的无碳来源已经变得至关重要.
挑战在于，只要有足够的时间，这些最轻的气体很容易从地质储层中逸出. 他们都是逃跑高手. 胡迪尼气体. 由牛津地球科学领导的研究可以在不产生大量碳足迹的情况下帮助扭转目前的氦供应危机. 这项研究提出了一个新的模型来解释以前无法解释的富氦储层的存在. 该研究定义了气田形成的一个新概念，并确定了可以发现和开采这些胡迪尼气体而不排放二氧化碳的地质环境.
迄今为止，氦气是在甲烷或二氧化碳天然气田生产过程中分离出来的一种罕见的微量气体. 氦是一个价值60亿美元的市场，对核磁共振扫描仪的运行至关重要, 计算机芯片和光纤制造以及最先进的核和低温应用. A limited nodal supply chain compounded by a planned Russian supply of >30% of the global market has resulted in today’s helium supply to many users being turned off.
氢可以用来制造肥料，也可以用于食品中必需化合物的氢化, 石油化工和医药工业. 目前全球氢市场规模为1350亿美元. 今天，超过99%的氢气是通过从煤和天然气(甲烷)中分离氢气产生的。, 这个单独就等于2.全球CO的3%2 排放. 以满足零净社会的能源需求, 氢气需求可能会使每年的氢气市场增加到7000亿至1万亿美元，但前提是氢气来自非co2 发射过程.
氦是在大陆地壳中经过数亿年自然生成的，由铀和钍的衰变产生，铀和钍在几乎所有的岩石中都有非常低的含量. 氦原子体积小，扩散系数高，不断逸出. 想想派对后几天的氦气球. 当氦到达地壳的浅层时, 它本身的浓度非常低，以至于会溶解在岩石孔隙空间中的水中. 在这种情况下，氦继续通过相互连通的孔隙空间中的水扩散到地球表面, 在那里它与碳氢化合物(甲烷)或二氧化碳气体结合或到达大气. 氦气一旦进入空气，因为它很轻，就会逃逸到太空中——又是一个胡迪尼的表演.
CQ9电子游戏的科学家进行了这项新研究, 然而，多伦多和达勒姆也考虑了氮. 氮和氦一起从地壳深处释放出来. 作者确定了氮气浓度高到足以在岩石孔隙空间中产生气泡的地质环境. 这样的过程可能需要数亿年, 但当它发生时，伴生的氦从水中逃逸到气泡中. 气泡上升, 因为浮力, 向地表移动，直到撞到一块岩石, 或“密封”, 不允许气泡通过(低渗透性). 富氦气泡聚集在密封下面, 研究表明, 当上面的地质构造具有正确的形状(通常像一个倒置的碗状)时，可以形成一个巨大的气田。. 这些富含氮和氦的气体不含甲烷或二氧化碳，因此氦气的生产不受碳足迹的影响. 这一气田形成的新概念为气田位置的发现提供了依据, 以及这些资源可能被开发的气体组成.
郑安然博士, 该研究的主要作者, 他说:“氦的高扩散率和积累足够气体所需的长时间意味着CQ9游戏必须将整个地质系统视为一个动态过程. 这一观点有助于识别环境，减缓气体积累足够的商业数量, 而不是期望所有产生的气体都被地质捕获。”.
郑安然博士(第一作者)和Chris Ballentine教授正在准备测量地质样品中氦同位素的设备. 图片来源:Dr S. 希尔顿
产生氦的放射性也会把水分解成氢. 除了, 当水与普通的富铁岩石反应时，氢也会大量生成. Chris Ballentine教授他说:“房间里的大象就是氢. 大陆地壳在过去10亿年(大陆地壳平均年龄的一半)产生的氢的量可以满足社会100多年的能源需求,000年.芭芭拉·舍伍德·罗拉教授说, 合著者, 通过添加“大部分氢已经逃逸”来缓和这种情况, 被地下微生物化学反应或消耗掉了——但CQ9游戏通过研究世界各地地下深处的气体知道，其中一些氢确实储存在地下，数量可观。”. Jon Gluyas教授, 合著者, 州, “对氦积累的新认识为CQ9游戏确定大量地质氢的位置提供了关键的开端, 和氦一样, 可能还会被发现.’
本工作由中国留学基金委资助, UKRI石油和天然气DTP, CQ9电子游戏CQ9电子游戏, NSERC和CIFAR(加拿大高级研究所).
特色图片:氦是核磁共振扫描仪和高科技行业的重要气体，目前正面临严重的供应问题. 现在研究已经确定了氦气田形成的一个新概念，这将有助于为社会保障这种稀有气体的安全. 图中可见一管氦在等离子球的存在下发光. CREDIT: Oliver Warr – University of Ottawa; AEL AMS Laboratory
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