郯庐断裂带流体中氦的来源、空间分布及地质意义

郯庐断裂带是中国东部规模最大、构造运动强烈以及地震频发的活动断裂带,其深部结构与现今活动状态引人注目。对郯庐断裂带郯城段和庐江段温泉与深井地下水逸出和溶解气体进行He同位素组成和气体组分分析结果显示,郯庐断裂带流体 ^(3)He/^(4)He测试值为大气参考值(记作1 Ra)的0.15~1.15倍。郯城段样品的 ^(3)He/^(4)He和4He/20Ne值分别为0.96~1.15 Ra和0.24~0.30,显示有大气和地下水氚衰变对He来源的贡献。庐江段样品的 ^(3)He/^(4)He空气校正值和4He/20Ne值分别为0.15~0.79 Ra和0.28~272,扣除大气贡献后He主要来源于地壳放射性元素衰变(90.4%~98.4%),局部受到地幔脱气作用的显著影响(幔源He占比最高为9.6%)。在空间上,庐江段幔源He占比呈现出随采样点远离断裂带而逐渐减小的趋势,反映了幔源流体运移过程中经历的稀释效应。幔源He空间分布与地震P波速度图像对比结果表明,庐江段深源流体可能受到地幔部分熔融作用的影响。全球典型走滑断裂带的流体 ^(3)He/^(4)He值和走滑速率之间呈正相关关系(R^(2)=0.8),表明断裂带活动性及其应力状态对幔源流体释放具有一定的控制作用。

青藏高原东缘鲜水河-安宁河断裂带深源气体释放

青藏高原东南缘分布的大规模超壳走滑断裂带和中-高温地热区释放大量深源气体.鲜水河-安宁河断裂带温泉水和逸出气体的化学和同位素组成分析结果显示,该断裂带的水-岩相互作用显著,深源含碳流体强烈释放,是研究大陆碰撞造山带巨型走滑断裂系统深源CO_(2)释放的重要地区.δ^(18)O_(H_(2)O)和δD_(H_(2)O)值显示温泉水主要来源于不同补给高度的大气降水循环;水-岩相互作用过程中,区域蒸发盐、碳酸盐和钠硅酸盐矿物的溶解作用导致温泉水显著富集Na^(+)和HCO_(3).温泉逸出气体^(3)He/^(4)He比值为大气的0.025~2.73倍,局部地区显示强烈的幔源He释放:^(3)He/^(4)He比值在断裂密集分布的康定地区最高,并以此为中心向断裂带延伸和垂直方向递减.溶解无机碳(Dissolved inorganic carbon,DIC)浓度变化范围为2~42mmol L^(-1),δ^(13)CDIC值为-4.0∼1.3‰,13C CO_(2)值为-7.2∼-3.6‰,Δ14CDIC值为-997∼-909‰.结合地球化学与区域地质资料,认为CO_(2)来源主要包括深部的上地幔和变质碳酸盐岩,以及近地表的海相碳酸盐岩和有机质.质量平衡混合模型计算结果显示,平均11±6%的溶解碳来源于浅层碳酸盐矿物的溶解作用,9±8%为沉积有机质热解成因,80±9%来自深部变质成因和幔源CO_(2).其中,安宁河断裂带深源CO_(2)主要为单一的变质成因碳;而在鲜水河断裂带深源CO_(2)中,约12%和88%分别源自地幔和变质成因碳.康定地热田平均深源CO_(2)通量为160t a^(-1),如果推算至青藏高原东南缘各类断裂带内的所有温泉,区域深源CO_(2)通量将达到10^(5)t a^(-1)量级.这一初步结果表明,非火山区深源CO_(2)释放量在全球范围深源碳释放总量中占有相当的份额,需要引起重视和深入研究.