氦气，作为一种稀有的惰性气体，具有独特的物理和化学性质，在高科技领域发挥着不可替代的作用。氦气作为一种战略资源，由于其在国防军工和高科技产业发展中具有不可替代的作用，在特殊国 际形势下，我国氦气进口可能受到明显制约和影响。为保障特殊国际形势下国防安全及国家重大科研试验任务顺利开展，建议尽快论证建设“塔里木盆地氦 气战略储备基地”的可行性。目前，塔西南地区已经展现了整体含氦、富氦的轮廓，塔北和塔中也显示出整体含氦、局部富氦的前景，这将为建设“塔里木盆 地氦气战略储备基地”提供充分的物质基础。建议在全国各大含油气盆地或含氦地区开展氦气资源系统调查与评价，将氦气资源评价融入到日常油气勘探开发过程中，建立严格、规范的含氦样品取样流程和标准，加强天然气组分中氦气的检测、分析。本文将详细探讨氦气的形成机制及其成藏特征，以期为氦气资源的勘探和开发提供参考。
一、氦气的来源
壳源
壳源氦气主要由地壳中的放射性元素衰变产生。这些放射性元素，如铀和钍，通过α放射性衰变生成4He。此外，地壳中微量的3He是通过锂中子反应形成3H，再由3H通过β衰变形成。壳源氦气在生成后，会随着天然气等地下流体一起运移，并在有利的圈闭条件下聚集成藏。
幔源
幔源氦气是地球形成时保留在地幔中的原始气体。它可以通过深大断裂运移，或者随着熔体和火山活动上升到地壳中。幔源氦气在成藏过程中，可能会与壳源氦气混合，形成壳幔混合氦富集模式。
大气源
大气中也含有一定量的氦气，但相对于地壳和地幔来说，其含量较低。因此，大气源氦气在成藏过程中的贡献相对较小
二、氦气形成机制
氦气的形成可以追溯到宇宙大爆炸和恒星内部的核聚变反应。在宇宙中，氦是仅次于氢的最丰富的元素，约占宇宙总质量的23%。地球上的氦气则主要来源于地壳和地幔中的放射性元素衰变。
宇宙大爆炸起源
氦气的最初形成可以追溯到大约138亿年前的宇宙大爆炸。在这个阶段，宇宙中只有氢和少量的氦。这些元素在宇宙空间中被引力聚集在一起，形成了恒星和星系。
恒星内部核聚变
在恒星内部，氢原子在高温和高压的环境下融合成氦原子。这个过程是恒星内部核聚变反应的一部分，也是恒星发光发热的能源来源。当恒星死亡并经历爆炸时，它们会释放出大量的氦和其他元素到宇宙空间中。
地壳和地幔放射性衰变
地球上的氦气则主要来源于地壳和地幔中的放射性元素衰变。这些放射性元素，如铀和钍，在衰变过程中会释放出α粒子，这些α粒子实际上就是氦原子核。因此，地壳和地幔中的放射性元素衰变是地球上氦气的主要来源。
氦气的成藏特征
氦气的成藏特征与其独特的物理和化学性质密切相关。氦气在自然界中的赋存形态主要有三种：作为油气伴生气、非烃伴生气和水溶气。
油气伴生气
氦气常常作为油气藏的伴生气存在。在油气形成和运移过程中，氦气会随着油气一起被运移到储集层中。由于氦气的密度极低，它通常会上升到储集层的顶部，形成富含氦气的气藏。
非烃伴生气
除了作为油气伴生气外，氦气还可以作为非烃伴生气存在。这些非烃伴生气通常包括氮气、二氧化碳等。在某些情况下，这些气体可以与氦气一起被运移到储集层中，形成富含氦气的非烃气藏。
水溶气
氦气还可以以溶解态的形式存在于地下水或地热流体中。当地下水或地热流体中的氦气浓度达到一定程度时，它们可以形成富含氦气的水溶气藏。这些水溶气藏通常位于地热田或地下热水系统中。
三、成藏主控因素
氦气的成藏受到多种因素的影响，包括源岩特征、运移机制、储集条件和盖层条件等。源岩中铀和钍等放射性元素的含量和分布决定了氦气的生成量。运移机制则决定了氦气如何从源岩中运移到储集层中。储集层的孔隙度和渗透率等物性条件决定了氦气的储存能力。而盖层的严密性则决定了氦气能否在储集层中得以保存。
氦气的运移与富集
氦气在成藏过程中，需要经历运移和富集两个阶段。
运移：氦气在生成后，会随着地下水、烃类等其他地下流体一起运移。运移过程中，氦气会受到地下水流动、岩石渗透性等多种因素的影响。在运移过程中，氦气可能会与其他气体混合，形成复杂的气体组分。
富集：氦气的富集是成藏的关键步骤。富集过程受到多种因素的控制，包括地质构造、岩石性质、地下水流动等。在有利的圈闭条件下，氦气会与其他气体一起聚集成藏。富集成藏的主控因素包括相对浅埋的富铀钍古老花岗岩基底或侵入体、早期形成的大型稳定古隆起或古潜山、良好的上覆巨厚膏盐岩或泥岩盖层以及沟通基底和储层的运移通道等。
四、氦气资源的勘探与开发
由于氦气在高科技领域中的广泛应用和重要性，其资源的勘探和开发受到了广泛关注。目前，全球主要的氦气资源分布区与美国中部、加拿大、阿尔及利亚、卡塔尔等地的油气产区基本重合。然而，由于氦气的稀有性和勘探难度，其资源的开发和利用仍然面临诸多挑战。
为了有效勘探和开发氦气资源，需要加强对氦气成因来源、富集机理、主控因素和分布规律的研究。同时，还需要发展专门的勘探技术和方法，以提高氦气勘探的效率和成功率。此外，加强国际合作和交流也是推动氦气资源勘探和开发的重要途径。
氦气的形成与成藏特征具有独特性和复杂性。这些特征不仅决定了氦气的分布规律和勘探潜力，也为氦气资源的勘探和开发提供了重要的理论依据和实践指导。在未来的研究中，需要继续深入探索氦气的形成机制和成藏规律，以推动氦气资源的可持续发展和利用。
五、结论及建议
我国氦气资源形成条件、赋存机理、富集规律研究薄弱，总体规模不清，难于科学决策。建议通过开展和田河气田、威远气田等典型含氦气田解剖，加强氦气成因机理、聚集控制因素及富集规律研究，明确氦气资源成藏主控因素，并在全国推广，为含氦天然 气的综合勘探利用、为我国氦气资源安全做出贡献。
甲烷、乙烷、二氧化碳、氮气等流动载体的扩散速度均比氦气慢,与氦气共存时会减慢氦气的扩散。载体气的作用并非加快氦气的流动，而是减小氦气在矿物孔隙中的吸附作用，减小氦气的气体分压,促使氦气从水溶相进入气相,以及与氦气共同运移富集，促使氦气优先进入圈闭，与氦气共同形成规模较大的气藏。氦气在压力或浮力驱动下以平流的方式在纳米孔隙中流动时，孔隙壁面处明显存在滑脱效应。氦气的流动速度主要与孔径、压力、矿物种类有关，大孔、高压力的条件下氦气的流速明显更高。不同矿物孔隙相比，孔隙表面越光滑，氦气流动越快。
地质体中的氦气主要是来自地壳的壳源氦或者来自地幔的幔源氦气。其中壳源氦气来自富含铀和钍的古老花岗岩、变质岩、泥页岩、煤岩、铝土岩、白云岩等中的铀和钍衰变。大规模高铀和钍含量的古老基底花岗岩/变质岩等氦源岩、有利的源储配置和氦气从源向储高效的运移是世界上大型富氦气田形成的关键条件。
六、参考文献
