海南岛温泉气体的氦、氩、碳同位素组成特征

摘要

地质构造稳定地区以地壳放射成因氦(4He)为主，而新生代火山岩和伸展拉张构造区则显示慢源氦的存在。我国海南岛北部为第四纪火山活动构造区，而中南部分布有古、中生代造山带花岗岩，两者之间具有明显的构造地质差异性，并体现在温泉气体的化学组分和同位素组成方面。对海南岛不同地区温泉气体样品的分析结果显示，海南岛温泉气体的3He/4He比值变化为0.1～1.3RA，表明慢源氦的存在。在空间上，海南岛北部火山岩地区3He/4He比值明显高于南部造山带地区，显示慢源氦的富集，应该与第四纪火山活动密切相关。海南岛中南部地区相对较低的3He/4He比值可能显示更多的地壳放射性来源，即在地下水沿断裂带循环、运移过程中，来自北部的慢源氦受到地壳放射性成因氦的强烈混染。氢同位素组成和N2/Ar比值均显示其大气成因特征。然而，海南岛温泉气体样品的CO2/3He比值(1～22×106)无法用两个端员混合模式以及简单的C和He之间的元素分馏来加以解释，而应该反映水、岩相互作用导致的地壳放射性成因氦的加入以及碳酸盐沉淀引起的二氧化碳丢失的综合结果。