提到氢能，很多人首先想到的是制氢工厂、燃料电池汽车、加氢站和新能源产业园。作为制造业重镇，佛山近年来在氢能与燃料电池、氨氢融合新能源等方向持续发力，仙湖实验室也聚焦氢能和燃料电池等新能源新材料研究，服务粤港澳大湾区高质量发展。

不过，氢气并不只存在于工业装置中。近年来，国际地学界越来越关注一种特殊能源——天然氢气，也称“地质氢、白氢或金氢”。它不是通过煤、天然气或电解水人工制取，而是在地球深部或岩石圈中由自然地质过程形成、运移并可能聚集起来的氢气。

那么，佛山脚下的三水盆地，为什么也会进入天然氢气资源研究视野？

一、什么是天然氢气？

氢气是宇宙中最丰富的元素之一，但在地球表层，自由氢气并不容易保存。它分子小、扩散快、反应活泼，一旦缺少良好的保存条件，很容易沿裂隙、断层逸散到大气中。

天然氢气则是指自然界中由地质作用形成、存在于地下岩石孔隙、裂隙、断层带或气藏中的氢气。美国地质调查局将其视为一种潜在的低碳一次能源，并正在开展天然氢气形成过程、资源评价和勘查方法研究。

与传统化石能源不同，氢气燃烧后的主要产物是水。从能源利用角度看，如果地下天然氢气能够实现稳定发现、评价和安全开发，将为未来能源体系提供一种新的想象空间。

但必须说明的是：天然氢气资源研究在全球范围内仍处于快速发展阶段。天然氢并不等于“地下到处都有氢气”，更不等于发现一点氢气异常就能形成可开发气藏。

二、三水盆地为什么值得关注？

三水盆地位于广东中部，是珠三角地区重要的陆相沉积盆地之一。已有研究认为，三水盆地面积约3375平方千米，为白垩纪—古近纪近海拉张型断陷盆地，受多组区域性深大断裂控制。从传统能源地质角度看，三水盆地并不陌生。盆地内曾开展过油气勘探研究，布心组是重要研究层位之一。相关研究指出，布心组主要发育三角洲、扇三角洲和湖泊等沉积相类型，局部砂体、碳酸盐岩裂缝储集体和泥岩盖层组合，为盆地流体运移与成藏条件提供了基础。

更值得注意的是，2025年12月，北京大学能源研究院金之钧院士一行到佛山调研，公开报道中明确提到，双方围绕三水盆地及周缘天然氢气、氦气、地热等战略性新兴能源资源的勘探开发研究进行了座谈交流。报道还指出，三水盆地具有岩石圈薄、大地热流值高、深大断裂发育等特点，盆地内富含二价铁的火山岩体、放射性花岗岩岩体、发达水系、深大断裂及火山通道等，可能共同构成天然氢气生成、运移和封存的地质条件。

这意味着，三水盆地的价值不只是传统油气盆地，也可能是研究天然氢、氦气、地热等新型地下流体资源的重要窗口。

三、地下氢气从哪里来？

天然氢气的形成机制很多，包括水—岩反应、水的辐解、有机质分解、岩浆脱气以及岩石破碎过程中自由基反应等。其中，以蛇纹石化为代表的水—岩反应，是当前国际天然氢气研究中最重要的成因类型之一。

通俗地说，某些含铁矿物与水发生反应时，矿物中的二价铁被氧化，水中的氢可能被还原并形成氢气。这个过程就像地下岩石与水之间进行了一场缓慢的“化学造氢”。

三水盆地可能具备多类生氢条件：

第一，盆地及周缘发育火山岩。研究显示，广东三水盆地的演化伴随强烈火山活动，盆地内玄武岩、粗面岩、流纹岩等火山岩均有研究报道。富含二价铁的火山岩体与地下水长期作用，可能提供水—岩反应生氢基础。

第二，放射性花岗岩体可能参与水的辐解作用。当地下水受到铀、钍、钾等放射性元素长期辐射影响时，水分子可能分解形成氢气和氧化性组分。这类过程虽然缓慢，但在地质时间尺度上可能具有累积效应。

第三，盆地深部热流、断裂活动和有机质演化也可能影响氢气形成与保存。三水盆地曾被作为油气盆地研究，说明其中存在一定的沉积有机质和流体活动历史；这些条件虽然不能直接等同于天然氢气成藏，但为综合研究地下流体系统提供了基础。

四、有氢气产生，还要能“藏得住”

天然氢气资源评价不能只看“能不能生成”，还要看“能不能聚集、能不能保存”。

一个完整的天然氢气成藏系统，通常需要四个要素：

一是氢源。也就是能够持续或阶段性产生氢气的岩石和地质过程，例如含铁矿物水—岩反应、放射性水解、深部流体释放等。

二是通道。氢气形成后，需要沿断裂、裂隙、火山通道或渗透性砂体向上或侧向运移。

三是储层。氢气需要进入具有孔隙或裂隙空间的岩层中，例如砂岩、碳酸盐岩裂缝储层、火山岩裂隙带等。

四是盖层。氢气分子很小，如果上覆泥岩、盐岩、膏盐层或致密岩层封闭性不足，就很难形成有效聚集。

公开报道中提到，三水盆地布心组发育泥岩、盐岩等可作为优质盖层，深大断裂和火山通道可作为氢气运移路径；这正是三水盆地被关注的重要原因之一。

换句话说，三水盆地天然氢气研究的关键，不是简单问“有没有氢气”，而是要系统回答：哪里生氢？沿哪里运移？在哪里聚集？靠什么封住？

五、地质工作者怎样寻找天然氢？

寻找天然氢气并不是闻一闻、测一测那么简单。它需要多学科协同。

在野外，地质工作者可以开展土壤气、泉水气、井口气、断裂带气体异常调查，观察氢气、氦气、甲烷、二氧化碳、氮气等组分的空间变化。

在实验室，可以通过气体组分分析、同位素测试、流体包裹体研究、岩石矿物学分析等方法，判断气体来源和形成过程。

在深部评价方面，还需要利用地震、重磁电、遥感、地热、钻井、测井等资料，识别深大断裂、火山通道、潜在储层和封盖层。

对三水盆地而言，过去油气勘探积累的钻井、测井、气测、地震和岩心资料非常宝贵。天然氢气研究可以在传统油气资料再认识的基础上，叠加氢气、氦气、地热等新指标，重新审视盆地深部流体系统。

六、从“资源潜力”到“可开发资源”，还有多远？

天然氢气是新方向，但科普文章不能把“有潜力”说成“已探明”。

目前，三水盆地天然氢气资源仍应理解为“值得开展系统调查和科学评价的潜力方向”。要真正判断其资源价值，还需要回答一系列问题：

1.地下氢气浓度是否稳定？

2.异常范围有多大？

3.氢气是持续补给还是一次性残留？

4.是否存在有效储层和盖层？

5.能否形成规模性气藏？

6.开发是否安全、经济、环保？

这些问题都需要通过系统调查、综合评价和必要的工程验证来回答。

因此，三水盆地天然氢气研究，既不能被忽视，也不能被过度炒作。它更像是一扇刚刚打开的地下能源之窗，需要地质工作者用科学方法一点点看清里面的结构、过程和潜力。

七、在佛山研究天然氢，意义在哪里？

佛山是制造业大市，也是广东氢能产业的重要布局区域。当地面上的氢能产业正在发展时，地下的三水盆地又提供了一个认识天然氢气、氦气、地热等新型能源资源的地质场景。

这使佛山具备一个很有特色的结合点：

地上有氢能产业基础，地下有新型能源资源研究对象。

对地质工作者来说，三水盆地天然氢气研究不仅是寻找一种新能源，更是重新认识珠三角地下空间、深部断裂、火山活动、沉积盆地和流体运移系统的过程。

今天，我们看到的是城市、高铁、工厂和河网；但在地下深处，三水盆地记录着亿万年来的构造活动、火山作用、沉积演化和流体循环。

也许未来某一天，来自地下深处的一缕氢气，会让我们对脚下这片土地有新的认识。

主要参考资料：

《三水盆地古近系布心组沉积相类型及分布特征研究》、张维等《广东三水盆地始新世火山岩地球化学特征》、房大任等《天然氢气成因与全球氢资源勘探进展》、北京大学能源研究院《金之钧院士一行赴佛山调研，推进三水盆地天然氢气等战略性资源勘探开发》、美国地质调查局（USGS）《Geologic Hydrogen》《What is geologic hydrogen?》、佛山仙湖实验室相关公开资料等。