集成多光谱遥感与土壤气体测量技术用于探索哈萨克斯坦西部Kempirsai超基性岩体附近的天然氢资源

《Scientific Reports》：Integrated multispectral remote sensing and soil-gas measurements for exploring natural hydrogen near the Kempirsai ultramafic massif, western Kazakhstan

　　

摘要

天然氢（H₂）作为一种潜在的低碳能源资源，最近受到了越来越多的关注。在这一背景下，控制氢生成和迁移的地表表现及地质因素需要更深入的研究，尤其是在超基性岩地区。本研究聚焦于哈萨克斯坦西部的北中部阿克托贝地区，该地区位于肯皮尔赛超基性岩体的边缘，那里广泛分布的蛇纹石化超基性岩有利于氢相关的氧化还原反应。研究结合了多参数遥感技术、土壤气体测量以及岩石学和地球化学数据，以识别地表异常现象，并提出氢的来源和迁移路径。在区域尺度上，光谱指数与岩石类型边界高度一致，表明岩石类型和地质构造对地表异常的分布具有显著的控制作用。对博格斯特伊-克诺伊地区的重点分析显示，该地区存在水分、氧化还原状态、盐度、植被和温度的异常聚集现象，这些异常与圆形地表凹陷相关；土壤气体检测结果显示该区域的氢浓度超过了背景水平，局部甚至超过了50 ppm。岩石学和地球化学结果表明，研究区域中的蛇纹石化哈茨堡岩（含有橄榄石和铬铁矿）为Fe^(II)驱动的氧化还原反应提供了反应性矿物基础，并在水-岩相互作用过程中持续产生氢气。此外，该地区还存在花岗岩侵入体，这些侵入体可能通过水分解作用提供氢气的次要来源。这些结果表明，超基性岩是氢气生成的主要区域。研究表明，当遥感数据受到地质逻辑的约束并经过实地验证后，这种综合方法能够有效且可推广地用于筛选和优先评估天然氢资源。