地球科学：クラトン内部の堆積盆地における初期N₂–Heガス田の形成

ヘリウム、窒素、水素は大陸地殻深部内で継続して生成されている。活動していない大陸地殻に対する脱ガスの概念的モデルは、こうした気体が水に溶解しており、浅部の堆積系における鉛直方向の輸送は水に満たされた孔隙内での拡散によるとする仮説が支配的である。気相の離溶は、ヘリウムの濃縮と社会的資源の形成に重要である。今回我々は、地殻内ヘリウム4の生成に比例して定常状態で脱ガスする結晶質の基盤のみからの地殻内窒素は、いくつかの堆積盆地の基盤では自由気相を形成するのに十分な濃度に達し得ることを示す。堆積盆地の進化と関連付けた気体拡散モデルを用いて、古典的なクラトン内部の堆積盆地（北米ウィリストン盆地）では、約1億4000万年前までには地殻内窒素が飽和状態に達し、気相を形成していたことを立証する。ヘリウムは、この気相に分配される。この気体形成機構は、この盆地や他の盆地の基盤堆積層の岩相で発見された初期窒素–へリウム気体の観測を説明し、地殻内に気相の水素が同時に存在することを予測し、相溶解度の緩衝作用によってその上の層へのヘリウムのフラックスを約30％減少させる。この気相形成機構の特定により、世界中で見つかっている同じような大陸内部の堆積盆地における、ヘリウム資源と水素資源の可能性を評価するための定量的知見が得られる。

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