作为潜在的可再生清洁能源,天然氢气的资源分布和勘探前景受到广泛关注.但地下天然氢气的成因机理与富集成藏规律认识不清,很大程度限制了其高效勘探和开发利用.本文通过四川盆地川中地区震旦系-三叠系58个常规气的地球化学分析,对沉积盆地深层天然气中H₂含量和同位素进行了报道.发现川中深层天然气中H₂含量普遍高于0.1%,最高可达1.6%,H₂的H同位素■为-850‰~-586‰.研究区地质条件、产氢机理和同位素分馏特征分析,证实微生物和有机质原位裂解产氢作用不是深层H₂的有效生成途径.结合天然气中He含量和同位素分析,推断川中地区火山岩基底是震旦系-三叠系天然H₂的潜在气源岩,即H₂来源于基底花岗岩中水的放射性分解和Fe(Ⅱ)的水热反应.同时,扩散分馏模型揭示深部H₂向沉积储层运聚过程中存在显著的同位素分馏,导致川中深层天然气中■异常偏轻.这预示地下天然氢的成藏长期处于动态过程,气藏中同时存在H₂的运聚和逸散.本研究不仅揭示了深层H₂的形成机制也为认识沉积盆地天然氢的资源前景提供了重要地质实例.