Kazakhstan journal for oil & gas industryKazakhstan journal for oil & gas industry2707-42262957-806XKMG Engineering10881710.54859/kjogi108817Научная статьяПриродный водород: происхождение, геологическое распространение и методы обнаружения – краткий обзорОпахайС.<p>PhD</p>serikjan_0707@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6789-4844КутербековК. А.<p>физ.-мат. ғылым. докт., профессор</p>kkuterbekov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5421-271XБекмырзаК. Ж.<p>PhD, доцент</p>kbekmyrza@yandex.kzhttps://orcid.org/0000-0001-8902-8736КабышевА. М.<p>PhD</p>assetenu@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1472-4045КубеноваМ. М.<p>PhD</p>kubenova.m@yandex.kzhttps://orcid.org/0000-0003-2012-2702АйдарбековН. К.<p>PhD</p>nursultan02_22.10.92@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1981-5416ЖумадиловаЖ.zhumadilovaz@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5982-8983ЗейнуллаЖ. С.zeizhaser@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5339-3165Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева24062025721061183001202513032025Copyright © 2025, Опахай С., Кутербеков К.А., Бекмырза К.Ж., Кабышев А.М., Кубенова М.М., Айдарбеков Н.К., Жумадилова Ж., Зейнулла Ж.С.2025<p>Природный водород является экологически чистым и перспективным источником энергии, который может сыграть значительную роль в низкоуглеродной экономике. В данной статье рассматриваются происхождение, геологическое распределение и методы идентификации природного водорода. На основе анализа литературных данных выделены основные источники его образования: серпентинизация, радиолиз воды, механическое разрушение пород, дегазация магмы и выветривание земной коры. Среди них серпентинизация выделяется как наиболее значимый процесс, происходящий в зонах срединно-океанических хребтов и субдукции, где взаимодействие воды с двухвалентным железом приводит к образованию водорода. Географическое распределение природного водорода охватывает океанические спрединговые центры, пассивные окраины, зоны субдукции, разломы и внутриплитные области. Высокие концентрации H₂ часто наблюдаются в тектонически активных зонах, таких как разлом Сан-Андреас и бассейн Таудени. Идентификация природного водорода проводится с использованием изотопного анализа и соотношений H₂/CH₄, что позволяет отличить мантийное происхождение от корового. Несмотря на текущие ограничения в исследованиях и разведке месторождений природного водорода, его добыча может значительно снизить стоимость водородной энергетики и ускорить переход к устойчивым источникам энергии. Исследование подчеркивает необходимость дальнейшего изучения механизмов генерации, накопления и миграции водорода, а также разработки технологий его извлечения. Представленный обзор систематизирует текущие знания о природном водороде и служит основой для дальнейших научных и практических разработок в этой области.</p>natural hydrogencarbon-neutralserpentinizationhydrogen diffusionexploration of hydrogen reservoirsradiolysismagma degassingтабиғи сутегікөміртектік бейтарапсерпентинизациясутегінің таралуысутегі резервуарларын барлаурадиолизмагманың дегазациясыприродный водородуглеродно-нейтральныйсерпентинизациядиффузия водородаразведка водородных резервуароврадиолиздегазация магмы1.Hassan Q, Algburi S, Sameen A.Z. Hydrogen as an energy carrier: properties, storage methods, challenges, and future implications. Environment Systems and Decisions. 2024;44(2):327–350. doi: 10.1007/s10669-023-09932-z.2.Zhang B, Zhang S-X, Yao R, et al. Progress and prospects of hydrogen production: Opportunities and challenges. Journal of Electronic Science and Technology. 2021;19(2). doi: 10.1016/j.jnlest.2021.100080.3.Jolaoso LA, Bello IT, Ojelade OA, et al. Operational and scaling-up barriers of SOEC and mitigation strategies to boost H₂ production – a comprehensive review. International Journal of Hydrogen Energy. 2023;48(85):33017–33041. doi: 10.1016/j.ijhydene.2023.05.077.4.Zheng Y, Chen Z, Zhang J. Solid oxide electrolysis of H₂O and CO₂ to produce hydrogen and low-carbon fuels. Electrochemical Energy Reviews. 2021;4:508–517. doi: 10.1007/s41918-021-00097-4.5.Hassan IA, Ramadan HS, Saleh MA, Hissel D. Hydrogen storage technologies for stationary and mobile applications: Review, analysis and perspectives. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021;149. doi: 10.1016/j.rser.2021.111311.6.Boretti A, Pollet BG. Hydrogen economy: Paving the path to a sustainable, low-carbon future. International Journal of Hydrogen Energy. 2024;93:307–319. doi: 10.1016/j.ijhydene.2024.10.350.7.Welhan JT, Craig H. Methane and hydrogen in East Pacific Rise hydrothermal fluids. Geophysical Research Letters. 1979;6:829–831. doi: 10.1029/GL006i011p00829.8.Sudarikov S, Narkevsky E, Petrov V. Identification of two new hydrothermal fields and sulfide deposits on the Mid-Atlantic Ridge as a result of the combined use of exploration methods: Methane detection, water column chemistry, ore sample analysis, and camera surveys. Minerals. 2021;11(7). doi: 10.3390/min11070726.9.Liu J, Liu Q, Xu H, et al. Genesis and energy significance of natural hydrogen. Unconventional Resources. 2023;3:176–182. doi: 10.1016/j.uncres.2023.01.002.10.Sugisaki R, Ido M, Takeda H, et al. Origin of hydrogen and carbon dioxide in fault gases and its relation to fault activity. Journal of Geology. 1983;91:239–258. http://www.jstor.org/stable/30062111.11.Mathur Y, Awosiji V, Mukerji T, et al. Soil geochemistry of hydrogen and other gases along the San Andreas fault. International Journal of Hydrogen Energy. 2024;50:411–419. doi: 10.1016/j.ijhydene.2023.09.032.12.Wakita H, Nakamura Y, Kita I, et al. Hydrogen release: New indicator of fault activity. Science. 1980;210:188–190. doi: 10.1126/science.210.4466.188.13.McCarthy JH.Jr., Cunningham KI, Roberts AA, Dietrich JA. Soil Gas Studies around Hydrogen-Rich Natural Gas Wells in Northern Kansas. Reston, VA, USA: United States Department of The Interior Geological Survey; 1986. Open-file Report 86-4641.14.Nivin VA, Pukha VV, Mokrushina OD, Mikhailova JA. The Molecular Weight Distribution of Occluded Hydrocarbon Gases in the Khibiny Nepheline–Syenite Massif (Kola Peninsula, NW Russia) in Relation to the Problem of Their Origin. Geosciences. 2022;12(11):416. doi: 10.3390/geosciences12110416.15.Mahlstedt N, Horsfield B, Weniger P, et al. Molecular hydrogen from organic sources in geological systems. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2022;105:104704. doi: 10.1016/j.jngse.2022.104704.16.Zhang T, Zhang Y, Katterbauer K, et al. Deep learning–assisted phase equilibrium analysis for producing natural hydrogen. International Journal of Hydrogen Energy. 2024;50:473–486. doi: 10.1016/j.ijhydene.2023.09.097.17.Klein F, Bach W, McCollom TM. Compositional controls on hydrogen generation during serpentinization of ultramafic rocks. Lithos. 2013;178:55–69. doi: 10.1016/j.lithos.2013.03.008.18.Macdonald DD, Engelhardt GR, Petrov AA. A critical review of radiolysis issues in water-cooled fission and fusion reactors: Part I, assessment of radiolysis models. Corrosion and Materials Degradation. 2022;3(3):470–535. doi: 10.3390/cmd3030028.19.Binder J, Dabrowska AK, Tokarczyk M, et al. Epitaxial hexagonal boron nitride for hydrogen generation by radiolysis of interfacial water. Nano Letters. 2023;23(4):1267–1272. doi: 10.1021/acs.nanolett.2c04434.20.Xu Q, Tian A, Luo X, et al. Chemical damage constitutive model establishment and the energy analysis of rocks under water–rock interaction. Energies. 2022;15(24):9386. doi: 10.3390/en15249386.21.Zhan S, Zeng L, Al-Yaseri A, et al. Geochemical modelling on the role of redox reactions during hydrogen underground storage in porous media. International Journal of Hydrogen Energy. 2024;50:19–35. doi: 10.1016/j.ijhydene.2023.06.153.22.Combaudon V, Moretti I, Kleine BI, Stefansson A. Hydrogen emissions from hydrothermal fields in Iceland and comparison with the Mid-Atlantic Ridge. International Journal of Hydrogen Energy. 2022;47(18):10217–10227. doi: 10.1016/j.ijhydene.2022.01.101.23.Gordienko VV. On the circulation of hydrogen in the atmosphere and the Earth’s crust. Geophysical Journal. 2021;43(5):35–59. doi: 10.24028/gzh.v43i5.244051.24.Poli S, Franzolin E, Fumagalli P, Crottini A. The transport of carbon and hydrogen in subducted oceanic crust: An experimental study to 5 GPa. Earth and Planetary Science Letters. 2009;278(3–4):350–360. doi: 10.1016/j.epsl.2008.12.022.25.Pasquet G, Houssein HR, Sissmann O, et al. An attempt to study natural H₂ resources across an oceanic ridge penetrating a continent: The Asal–Ghoubbet Rift (Republic of Djibouti). Geosciences. 2021;12(1):16. doi: 10.3390/geosciences12010016.26.Worman SL, Pratson LF, Karson JA, Schlesinger WH. Abiotic hydrogen (H₂) sources and sinks near the Mid-Ocean Ridge (MOR) with implications for the subseafloor biosphere. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2020;117(24):13283–13293. doi: 10.1073/pnas.2002619117.27.Charnoz S, Falco A, Trembling P, et al. The effect of a small amount of hydrogen in the atmosphere of ultrahot magma-ocean planets: Atmospheric composition and escape. Astronomy & Astrophysics. 2023;674:A224. doi: 10.1051/0004-6361/202245763.28.Pokrovski GS, Blanchard M, Saunier G, Poitrasson F. Mechanisms and rates of pyrite formation from hydrothermal fluid revealed by iron isotopes. Geochimica et Cosmochimica Acta. 2021;304:281–304. doi: 10.1016/j.gca.2021.03.006.29.Newell KD, Doveton JH, Merriam DF, et al. H₂-rich and hydrocarbon gas recovered in a deep Precambrian well in northeastern Kansas. Natural Resources Research. 2007;16:277–292. doi: 10.1007/s11053-007-9052-7.30.Combaudon V. Mechanism and quantification of natural hydrogen generation within intracratonic areas: The case of the Mid-Rift System (Kansas, USA) [dissertation]. Université de Pau et des Pays de l’Adour; 2023.31.Goebel ED, Coveney RMJ, Angino EE, et al. Geology, composition, isotopes of naturally occurring H₂/N₂ rich gas from wells near Junction City, Kansas. Oil & Gas Journal. 1984;82(19):215–222.32.Quesnel B, Scheffer C, Beaudoin G. The light stable isotope (hydrogen, boron, carbon, nitrogen, oxygen, silicon, sulfur) composition of orogenic gold deposits. In: Huston D., Gutzmer J., editors. Isotopes in Economic Geology, Metallogenesis and Exploration. Cham: Springer International Publishing; 2023. P. 283–328.33.Arrouvel C, Prinzhofer A. Genesis of natural hydrogen: New insights from thermodynamic simulations. International Journal of Hydrogen Energy. 2021;46(36):18780–18794. doi: 10.1016/j.ijhydene.2021.03.057.34.Klein F, Tarnas JD, Bach W. Abiotic sources of molecular hydrogen on Earth. Elements. 2020. Vol. 16, N 1. P. 19–24. doi: 10.2138/gselements.16.1.19.