不可忽略的战略性稀有气体资源—

阳光创译语言翻译

2023-09-26

导读：> “太阳的元素”——氦气2016年，在戈尔德施密特地球化学大会（Goldschmidt）上，牛津大学和杜伦

> “太阳的元素”——氦气

2016年，在戈尔德施密特地球化学大会（Goldschmidt）上，牛津大学和杜伦大学的研究人员宣布在坦桑尼亚东非大裂谷发现了巨量氦气资源，媒体报道称，这一发现很可能改变全球氦气贸易的“游戏规则”。2018年2月16日，美国总统特朗普签署第13817号令，公布了对美国利益至关重要的35种关键矿产目录，氦气赫然在列。随后，澳大利亚、欧盟等27个国家或组织也陆续将氦气列入关键矿产名录。

氦（helium），是唯一在地球以外被首次发现的元素，也是分子直径最小的物质。它是一种无色、无味的稀有惰性气体。标准大气压下，氦是沸点最低的已知元素，也是唯一不能在常压下低温固化的元素。随着我国新一轮“氦气热”的展开，这种神秘气体愈发受到人们的关注，它不仅被称作“气体稀土”和“黄金气”，还有着“拯救生命的资源”之美誉，逐步成为大国角逐的战略资源，在未来科技领域意义重大。

氦气的发现是人类科学探索历程中一个重要里程碑。它不仅推动了人类对物质本质和基本规律的深入认识，也为人类在航空、航天、医疗、信息技术等领域带来诸多创新和应用。

> 氦的研究历史

氦气的用途

氦气具有分子最小、沸点最低、化学性质不活泼、热稳定性高、导热率高、渗透性强、密度低、扩散易、溶解难、密封难等特殊物理化学性质，虽以微量组分产出于天然气中，非常稀有。但氦气在液体燃料火箭发射、深潜水领域不可或缺，极高纯度的氦气是芯片制造必备的保护气，同时氦气也是壳幔流体交换的示踪剂，广泛应用于“深空、深海、深地、深蓝” 等高新技术领域，彰显着“不惧严寒、不畏高温，高雅独立、纯洁稀有，甘做配角、默默奉献”的优秀品质。随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，氦气的应用前景将会越来越广阔。

> 氦气的应用领域

氦气的赋存与产量供应

世界氦气资源勘查程度低，已探明和已开发氦气资源非常有限，分布相对集中。天然气中氦气平均含量为0.04%，目前全球探明氦气储量仅占天然气探明储量的0.005 6%，表明可达到工业品位的氦气资源极少。由于其在自然界中分布极为稀少，全球可用的氦气资源储量也十分有限。根据天然气中可利用的氦气含量，一般将天然气分为少见的特富氦天然气（氦气含量≥1.00%）、提氦效益良好的富氦天然气（氦气含量0.30% ~ 1.00%）、可直接提氦的中氦天然气（氦气含量0.10% ~ 0.30%）、可联产提氦利用的低氦天然气（氦气含量0.03% ~ 0.10%），以及难以利用的贫氦天然气（氦气含量<0.03%）。

> 畅想月球氦基地

资源量及分布

截至2022年年底，世界氦气总资源量约为484亿立方米，其中美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯资源量分别为171、101、82、68亿立方米，共占世界资源量的87%。世界氦气总探明储量约为120.85亿立方米，其中美国氦气储量约85.61亿立方米，占世界总储量的71%；卡塔尔氦气资源来自液化天然气尾气（闪蒸气）提纯回收，资源量巨大，但缺乏达到工业品位的氦气储量；阿尔及利亚氦气储量18亿立方米；俄罗斯氦气储量17亿立方米。美国、阿尔及利亚、俄罗斯三国氦气总储量占世界已公布探明储量的99.99%（USGS，2022）。此外，坦桑尼亚鲁夸区可能蕴含多达39.1亿立方米的氦气资源量，但仍需钻探证实（Helium One，2022）。中国、印度、澳大利亚、阿根廷等也可能拥有氦气资源，有待证实。

产量及供应情况

近年来，世界氦气产量稳中有降，增长乏力，美国战略储备消耗殆尽，全球供不应求。2022年，全球氦气产量1.6亿立方米，美国是全球最大的氦气供应国，占全球氦气产量的约47%（USGS，2022）。

由于氦气的应用领域比较广泛，目前全球氦气需求量持续增加，供应情况比较紧张。据国际气体协会（IGA）预测，到2030年，全球氦气供应可能会面临短缺，未来几年可能会出现更加明显的供需紧张局面。为了确保全球氦气供应的持续性和稳定性，需要各国加强氦气勘探和开发，提高氦气的产量和供应能力，以确保全球氦气供应的持续性和稳定性。

> 世界氦气产量构成

氦气的来源与富集机理

地球上的氦气有两个来源：一是在地球内部的岩石中形成；二是由太阳风辐射到地球大气层并被地球所捕获。地球内部来源的氦气储量较大，成藏条件相对比较稳定；太阳风辐射到地球大气层中的氦气储量较小，但分布范围广，难以聚集。因此，地球内部是氦气的主要来源。氦气的成藏机理是多种因素综合作用的结果，地下水流、地震等因素也会对氦气的成藏和运移产生影响。

氦气的生成速率极其缓慢，加之氦分子具有极易扩散的特征，使得经典石油地质理论针对氦气运移、聚集和保存的研究面临巨大挑战。目前不同学者从不同角度对氦气成藏的控制因素进行了研究，系统的氦气富集成藏理论还有待建立。

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