氦气作为一种稀缺战略资源，存在“卡脖子”的风险。目前工业利用的氦气以壳源氦气为主，潜在氦气源岩主要认为是基底岩石和富含铀钍元素的沉积岩，但是由于我国对于天然气中氦气的相关机理研究还处于起步阶段，尤其是对于氦气从矿物和岩石中的释放过程研究目前还较为薄弱，严重制约了氦气的下一步勘探评价。
综合深入开展了不同温度条件下富铀、钍矿物氦气释放特征和不同类型富铀、钍岩石含氦性特征的研究，从微观尺度上分析了温度对于氦气释放机制的影响，对氦气从矿物颗粒和岩石中的释放机制进行了初步的探讨。首先，在Alphachron激光氦提取仪上加装了红外测温装置，并建立了矿物颗粒分步脱气实验方法。利用该方法对选取的粒径在100~150μm的Durango磷灰石颗粒，在温度区间110~250℃范围内，进行了矿物颗粒分步升温脱气实验130余次，并利用四极杆质谱仪测定了不同温度下氦气的释放量，计算得到了不同温度条件下矿物颗粒中氦气的释放比例。结果表明，在不同温度区间，氦气从矿物颗粒中的释放速率存在明显差异，当温度低于130℃时，氦气释放速率较低，受温度影响相对较小；当温度介于130℃~190℃时，氦气释放速率与温度线性相关，释放速率主要受温度控制；当温度高于190 ℃以后，氦气释放速率受温度的影响较小。综合来看，温度对于氦气从矿物颗粒中的释放较为重要，高温更有利于氦气的释放，但是当温度高于一定值以后，氦气释放速率和温度的相关性大大减弱。在此基础上，选取了富含磷灰石的基底花岗岩、片麻岩、石英岩和富含铀、钍元素的沉积岩、煤等不同类型的岩石进行了含氦性测定。分别称取了等量的35g的岩石样品，利用真空研磨装置，进行了真空破碎脱气，收集得到的气体利用四极杆质谱仪和Noblesse型质谱仪测定其中的氦气含量和氦气同位素组成。结果表明，基底岩石和沉积岩石中氦气的同位素组成分布范围（R/Ra）大约为0.004~0.011，均属于典型的壳源氦气；基底岩石平均氦气释放量约为5.51µl/kg，沉积岩石平均氦气释放量约为0.48µl/kg。基底岩石中，花岗片麻岩和片麻岩氦气含量最高，片麻岩氦气释放量可达9.26 µl/kg 。这主要与沉积岩大规模生烃的稀释作用、岩体规模以及地质时期长短有关，说明烃源岩作为潜在氦源岩所生成的氦气含量较低，无法形成具有工业价值的含氦气藏。
关键词：氦气；氦气源岩；释放机制；含氦性。
 

氦气；氦气源岩；释放机制；含氦性