氦气（He）是一种可枯竭的稀缺自然资源，被广泛应用于航空航天、核工业等领域，是关系国家安全和高新技术产业发展不可替代的战略性资源。我国是贫氦国家，氦气储量仅占全球储量的2.1%，氦气供应主要依赖进口，对外依存度高达98%以上。目前我国氦气主要以天然气伴生形式被发现于渭河、四川、塔里木等盆地，其中四川威远是至今唯一实现氦气工业化生产的气田。为保障氦气供应安全，近年来地热系统水溶性氦气这一新型氦气资源得到了广泛关注。印度已实现从地热流体中提取氦气的工业化生产，若能将我国富氦地热系统中的氦气进行开发利用，将在很大程度上改善贫氦的局面。

公珠错富氦地热系统氦气含量达1.54vol.%，是目前青藏高原西部发现的氦气含量最高的地热显示区，该含量超过威远气田（He=0.25vol.%）,同时远超氦气的工业化利用标准（He=0.05–0.1vol.%）。但是目前针对富氦地热系统开展的成因研究十分有限，因此限制了富氦地热资源的勘探开发及评价等。

针对这些问题，中国地质科学院李燕燕副研究员（第一作者，共同通讯）和中国科学院青藏高原研究所赵平研究员（共同通讯）、西藏自治区地质矿产勘查开发局多吉院士、西藏自治区地质矿产勘查开发局第五地质大队张海潮高工对公珠错富氦地热显示区开展了详细的野外地质调查，进行了系统全面的样品采集和分析，通过研究，主要取得以下成果和认识：

（1）公珠错富氦地热系统水化学类型为Na-HCO₃-Cl型，水岩反应是控制其形成的主要地球化学过程；热储温度为106–118℃，属于中温地热系统，热储岩性为白垩纪花岗岩；富氦地热流体来源于大气降水和冰雪融水，补给高度约为5366m。

（2）水溶性氦气表现为壳源特征，通过不同岩体的对比研究发现研究区出露的白垩纪花岗岩的U、Th、K含量最高，认为该高放射性花岗岩为氦源岩。此外，该岩体的放射性产热率较高，达5.24µW/m³，因此是富氦地热系统的主要热源。

（3）自白垩纪花岗岩形成以来，其通过放射性衰变不断的产生氦气，上覆中生代噶学组和新生代大竹卡组砂岩、砾岩、混杂岩盖层的保护，使得氦气得到较好保存。中新世以来伴随青藏高原的隆升，大气降水沿主要断裂下渗深循环，一方面吸收放射性元素衰变释放的热能，另一方面溶解氦气，形成富氦地热流体。更新世以来，新构造活动加速了大气降水的深循环，当循环到一定程度时，富氦地热流体沿主要断裂向上运移，喷出地表形成温泉、泉华等地表热显示。认为高放射性的岩体、构造体系和地表热显示可作为寻找富氦地热资源的标志。

图1（a）青藏高原大地构造格局（修改自Liu et al., 2010;许志琴等,2011）；(b)研究区所在雅鲁藏布江缝合带西段地质简图及研究区位置（修改自Liu et al., 2010;刘飞等,2020）

图2 公珠错富氦地热显示区地表热显示出露特征

图3 公珠错富氦地热系统成因模式

本研究成果对公珠错富氦地热系统氦气资源评价及勘探开发具有重要的指示意义。本研究受到科技部第二次青藏高原综合科学考察研究项目（2019QZKK0804）和国家自然科学基金（U21A2015，42002299）的联合资助。研究成果于2024年3月在线发表于地热学国际著名期刊《Geothermics》上，论文信息如下：

Li, Y.Y., Zhao, P., Dor, J., Zhang, H.C., 2024. Multi-isotopes (H, O, Sr, and Li) and element geochemistry constrain the formation of Kongchutso helium-rich geothermal field in western Tibet, China. Geothermics. 120, 102986.

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2024.102986.