云南屏边火山区现今幔源流体释放研究

This study is going to conduct mantle-derived volatile research work in Pingbian volcanic areas of Southeast Yunnan. The flow of volatile gas from thermal springs and non-thermal springs(cold springs, fumarole,etc.) will be measured systematically, and the chemical components and isotopic composition (carbon, helium, neon) of the samples collected in the areas will also be analyzed. After obtaining isotope data, using the content of neon to correct atmospheric pollution of helium isotopic composition, and calculating the sources (mantle-derived, crust-derived and atmospheric) contribution rate (percentage) of helium isotopes, which can understand the present intensity of mantle-derived volatiles release in Pingbian volcanic zone and explore the possibility of the existence of magmatic chamber. After determining the sources and carbon isotope fractionation balance of gases CO2, CH4 from thermal spring, the temperature of Pingbian volcanic magma could be calculated by selected the appropriate equation of equilibrium-fractionation. This study will provide a new scientific evidence for understanding of the volcanic activity and risk of eruption and for studying tectonic activity in Pingbian volcanic areas.

本研究将在滇东南屏边火山区开展幔源挥发分释放的调查研究工作，对区内温泉及非温泉（冷泉、喷气孔等）气体逸出流量进行系统测量和气体样品采集，并分析测试气体的成分组成及碳、氦、氖等同位素组成。获得同位素测试数据后，利用氖含量对氦同位素组成进行大气污染校正，对氦同位素的各源区（地幔源、地壳源和大气源）的贡献率（百分比）进行计算，以了解屏边火山区现今幔源挥发分的释放强度，并探讨壳内岩浆囊存在的可能性。对温泉CO2、CH4气体来源和碳同位素分馏平衡判定后，选取合适的平衡分馏方程，计算屏边火山岩浆囊的现今温度。本项研究为认识屏边火山的活动性和喷发危险性及该研究区的大地构造活动性提供新的科学依据。

对火山及其深部岩浆活动的研究，不仅能认识地球深部的物质组成和地球发展演化的动力学过程，而且对灾害预防、全球变化、资源利用具有重要的现实意义。火山地热流体是研究岩浆活动性及喷发危险性重要手段之一，在地热学、环境学、大地构造学、地震学等方面的研究也有广泛的应用。本项目对滇东南地区屏边火山区和非火山区内温泉或冷泉做了系统调查，采集温泉逸出气体样品32件和水样58件。分析测试了气体样品的化学组成及He、Ne、C同位素组成，水化学离子组成及H、O同位素。结果表明：气体组分中绝大部分气体以N2为主（＞80 vol.%），仅距离屏边火山最近的2个样品主要成分为CO2（～80 vol.%）。逸出气中的He的浓度（7～4950ppm）变化较大，主要与温泉出露的地层及形成年代有关，花岗岩地区的He含量较高，碳酸盐岩地层中的He含量最低，表明逸出气He主要为壳源放射性成因。经大气矫正后的He同位素组成（Rc/Ra）为：0.05 Ra～0.85 Ra。CO2碳同位素（δ^13C_(CO_2)）和CH4碳同位素（δ^13C_(CH_4)）分别为：−24.4‰～−4.3‰（23个）和−69.2‰～35.9‰（18个）。所有样品来源皆显示地壳来源特征，其中距离屏边火山最近的红河断裂带上温泉含有部分幔源特征，幔源He释放强度最高仅为5.63%，与国内典型火山区相比，释放水平较低。C同位素组成显示，CO2主要为壳源无机成因或有机沉积物来源的混合，幔源特征不明显。温泉气体CO2-CH4间碳同位素分馏平衡温度计算结果显示：个旧花岗岩地区源区温度为425～524℃；薄竹山花岗岩地区源区温度为569～728℃；距离屏边火山最近的红河断裂气体源区温度为170～345℃。火山区温泉水化学研究发现，花岗岩地区的高温热储区热源与放射性热源有关，红河断裂带上高温热储属断裂深循环成因，与岩浆活动无关。本项研究结果认为，屏边火山区地壳深部无明显的岩浆活动迹象，甚至地壳中可能不存在岩浆囊或已冷却固结。从红河断裂带上幔源氦释放的特征看，可能和火山通道内残余幔源挥发分有关。屏边火山现今已无幔源岩浆或流体的补充，再次活动或喷发的可能性较小。