目前,工业开发利用的氦气全部来自于富氦天然气藏中的壳源氦气。天然气为壳源氦气的载体,其生成、成藏与氦气释放均与盆地构造热演化密切相关。系统研究盆地构造热演化对氦气释放的影响对进一步明确天然气与氦气富集成藏有重要意义。渭河盆地作为中国国内首个建立氦气矿权的沉积盆地,氦气资源较为丰富,研究以渭河盆地为例,模拟了盆地构造热演化历史,同时深入分析了烃源岩及氦源矿物的赋存特征,估算了华山岩体主要氦源矿物生成、释放氦气的资源量,探讨了盆地构造热演化对富氦天然气成藏的影响。研究成果可为渭河盆地氦气资源调查评价体系的建立和完善提供新思路。结果表明:(1)渭河盆地壳源氦气主要来源于富含U、Th元素的榍石、锆石和磷灰石等氦源矿物,其较为分散地分布在岩石中,天然气大量生成和主要氦源矿物释放氦气的温度区间(>180℃)重合度高。(2)渭河盆地自基底形成后接受了古生代的沉积,随后被强烈抬升剥蚀,大量印支期和燕山期花岗岩岩体在地表成岩,其中富含铀钍元素的氦源矿物(以榍石、锆石和磷灰石为主)不断衰变生成氦气并将部分氦气封闭于矿物晶格中。新生代的断陷作用导致盆地在大约40 Ma以来经历了快速沉降,并在5 Ma左右发生了加速沉降,地层快速升温,古生界烃源岩集中生成天然气,氦源矿物中生成的氦气被集中释放,二者具备时空耦合关系,天然气在运移过程中不断裹挟散布的氦气进入圈闭,从而形成富氦天然气藏。(3)依据多个含有富氦天然气的盆地中主要氦源矿物对氦封闭温度及氦气成藏的特性,划分出氦封闭带(<60℃)、部分封闭带(60~220℃)和非封闭带(>220℃)。研究成果可为渭河盆地氦气资源调查评价体系的建立和完善提供新思路。