《表3 温泉气体中CO2来源比例》

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《金沙江-红河断裂带温泉气体地球化学特征》


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注:“—“代表无数据.措拉温泉(9号温泉,2016/4/26)和德达温泉(11号温泉,2015/3/25)的数据引自Zhou et al.(2017)

温泉气含碳化合物的碳同位素组成包含丰富的重要信息(Hilton,1996;Kulongoski et al.,2013)。大量研究结果显示,有机成因CO2的δ13CCO2一般都<-10‰,主要分布在-30‰~-10‰之间;无机成因二氧化碳的δ13CCO2一般重于-8‰,主要分布在-8‰~+3‰之间。无机成因二氧化碳中,由碳酸盐岩变质成因二氧化碳的δ13CCO2值接近于碳酸盐岩的δ13CCO2值,在0±3‰左右,火山-岩浆成因和幔源成因二氧化碳的δ13CCO2=-6‰±2‰(Javoy et al.,1986;Sano and Marty,1995)。温泉气体中各种来源的CO2的碳同位素存在重叠,不能通过碳同位素直接得出CO2的主要来源,另外,温泉气体中的二氧化碳在物理化学过程中相比氦有更多同位素分馏(Hilton,1996)。利用δ13CCO2与CO2/3He的比值的关系来解析CO2的来源是经常使用的方法(图4)(Sano and Marty,1995;Barry et al.,2013)。温泉气体中的CO2来源主要分成3个来源端元,分别是幔源(M):CO2/3He=2×109,δ13C=-6.5‰;灰岩来源(L):CO2/3He=1×1013,δ13C=0‰;和沉积有机质来源(S):CO2/3He=1×1013,δ13C=-6.5‰(Sano and Marty,1995;Marty and Jambon,1987;O’Nions and Oxburgh,1988)。利用以上方法计算温泉气体中不同来源CO2时,以下两种情况的温泉气体不适合,一是温泉气体中主要组分是氮气的点;二是温泉气体中CO2因方解石沉淀而损失(Ray et al.,2009),浓度平均值低于75%的点,金沙江-红河断裂带温气体中CO2定量计算结果见表3。金沙江-红河断裂带温气体中CO2幔源组成比例平均值范围是0.01%~4.2%,灰岩来源范围是66.9%~93.7%,有机成因来源6.3%~31.6%。这表明金沙江-红河断裂带温泉气体中主要组成是CO2的点,其CO2主要来自三叠纪碳酸盐岩热分解以及碳酸盐岩的溶解(尹福光等,2014)。在川西理塘断裂和鲜水河断裂的温泉气体中CO2也是主要来自灰岩的热解,比例超过80%(Zhou et al.,2015,2017)。大量的温泉位于中生代灰岩区(尹福光等,2014),而二氧化碳浓度低,N2浓度高的点多位于金沙江蛇绿岩区和哀牢山混合岩区(尹福光等,2014)。