稀有气体氦（He）、氖（Ne）是天然气水合物中的痕量组分,其化学性质稳定,在地质作用过程中其丰度变化几乎不受复杂化学反应和近地表微生物的影响。顶空气He、Ne地球化学勘查方法可以排除沼泽区微生物的强烈干扰,提高包括天然气水合物在内的油气近地表地球化学勘查的效用及精度。选择祁连山木里冻土区天然气水合物矿区进行试验研究,获得近地表土壤顶空气He平均含量为7. 99×10-6,Ne平均含量20. 8×10-6,均高于其在大气中的丰度。稀有气体He、Ne具有很强的穿透能力,平面上,在已知水合物矿藏和水合物远景区上方具有明显的地球化学顶部异常特征;钻井地球化学垂向剖面上,水合物富集层位上方具有明显的上置气异常特征。顶空气He、Ne近地表平面异常和钻井岩屑剖面异常特征证实,祁连山水合物形成过程中烃类气体发生了分异和垂向微渗漏,其携带笼中的稀有气体He、Ne以"类气相"地气流形式垂向迁移。试验证明,顶空气He、Ne异常对木里天然气水合物矿藏具有良好的指示作用。顶空气He、Ne勘查方法是冻土区水合物地球化学勘查技术的有效补充。

对唐古拉山北侧温泉盆地多年冻土区冷泉气体样品的化学分析表明,CH4平均含量为370×10-6,是青藏铁路沿线(昆仑山口—安多)多年冻土区冷泉气体中CH4平均含量的近113倍,表现出极高的地球化学异常。与国内外多年冻土区天然气水合物的形成条件相比,温泉盆地地区具有天然气水合物形成的冻土厚度与温压、烃类气体与水源、流体运移与储集的良好条件,预示该区可能具有天然气水合物的存在,是今后值得重视的天然气水合物调查评价区。

在祁连山木里天然气水合物发现区,进行水合物地球化学勘查方法技术试验,试验结果表明:水合物发现区浅表土壤层,具有明显的深部热解气成因的烃类气体异常。地球化学测井剖面研究显示:在深层冻土中烃类气体以渗滤作用为主进行垂向运移,达到近地表土壤层中则以扩散作用向上迁移,最终在浅表沉积物中形成地球化学异常。

通过对青藏铁路沿线多年冻土区重点地段野外冻胀、坍塌、冷泉冒气现象的观测及对低空大气、冷泉气体、表层冻土沉积物、地下冰等不同介质中气体的地球化学分析,发现部分冻土区如托纠山、昆仑山口、雁石坪等地区存在着明显的地质地球化学异常。这些气体地球化学异常可能主要是由青藏高原多年冻土区不同类型的断裂作用把深部气体带至浅部冻土沉积物中形成的,另一部分可能与浅部有机质转化成烃的作用相关,还有一部分可能与冰川发生位移造成的烃类气体聚集体重新分配有关;地质异常现象可能与该区构造热活动或天然气水合物形成的演化有关。对比前人的模拟计算结果,本次地质地球化学异常区的冻土厚度基本能满足天然气水合物形成的温压条件,这些异常可能与天然气水合物有关。