中國西南地區(qū)深部脫氣（地質(zhì)）作用與碳循環(huán)研究.pdf

1、深大斷裂的CO<,2>釋放作用研究是一項非常重要和有意義的工作，它對于確定地球的含碳量，弄清巖溶動力系統(tǒng)、碳的全球地球化學(xué)循環(huán)過程，大氣中CO<,2>含量增加的原因以及近年來多種并發(fā)性災(zāi)害的成因都是不可缺少的方面。不僅如此，它也是弄清地幔深部特性和地質(zhì)過程的重要手段。 本文系統(tǒng)地采集了中國西南地區(qū)各地溫泉水的水化學(xué)樣品、氣體樣品及泉華樣品、巖石樣品，對各類樣品進行了有目的的分析。同時對某些項目進行了野外及實驗室雙重檢測。通過對中

2、國西南地區(qū)典型溫泉的地質(zhì)背景、環(huán)境條件、水化學(xué)及碳、氦穩(wěn)定同位素的分析，探討了中國西南地區(qū)深大斷裂出露溫泉CO<,2>釋放的一般規(guī)律，并進行了初步的釋放量計算。 根據(jù)中國西南地區(qū)典型溫泉水化學(xué)分析結(jié)果，結(jié)合溫泉附近斷裂性質(zhì)及大地構(gòu)造和小構(gòu)造特征，對溫泉形成條件及泉水水文地球化學(xué)特征作出了分析： 西藏自治區(qū)溫泉泉水屬中偏堿性，與世界上大多數(shù)地?zé)釁^(qū)熱水的pH值總貌相似。而在滇西騰沖地塊出露的溫泉中則存在pH<4的酸性或強酸泉

3、水。 通過多種地球化學(xué)指標，比如：硼、銫、鋰、氟、礦化度等的分析來說明中國西南地區(qū)溫泉的出露與大地構(gòu)造關(guān)系緊密，并且在青藏高原腹地存在深部地殼的部分熔融體，而在滇西則存在第四紀火山巖漿房。川西北則主要是多條深大斷裂帶結(jié)合匯合處且有強烈的變質(zhì)作用決定了CO<,2>釋放。 野外實測西南地區(qū)各類溫泉溫度反應(yīng)地?zé)釡囟茸兓秶鷱V，其溫度的高低在很大程度上反映了構(gòu)造活動帶的強弱，并與深大斷裂相聯(lián)系、相適應(yīng)。 對于溫泉水的補給

4、來源：雖然西南地區(qū)各溫泉水補給主要是大氣降水，同時也不排除存在少量的巖漿巖、變質(zhì)巖的成巖作用水，及火山巖冷卻分異的同生作用水。 滇西騰沖火山區(qū)所在的騰沖地塊位于印度板塊與歐亞板塊之間，構(gòu)造活動及地?zé)崃骰顒訌娏?，存在大量釋放CO<,2>。熱海地?zé)釁^(qū)熱泉補給水源的多樣化，導(dǎo)致熱海地?zé)釁^(qū)的水化學(xué)特點差異較大。有來自巖漿的分異脫水，同時在該區(qū)又存在有大量外源水補給混入的溫泉。氦同位素比值極高，幾乎存在純地幔來源。而西藏岡底斯及喜馬拉雅帶

5、并沒有發(fā)現(xiàn)第四紀火山，整個藏中至藏南存在異常強烈的水熱系統(tǒng)與地殼深部的局部巖漿熔融有關(guān)，并從氦同位素分析得到證明，僅有極少量的深源物質(zhì)混入。 川西高原的康定、瀘定等地構(gòu)造位置特殊，是被地質(zhì)學(xué)家稱為“中國地質(zhì)百慕大”的區(qū)域。此地亦無第四紀火山的存在，但因為鮮水河斷裂帶(XSH)與龍門山斷裂帶(LMS)在此交匯，且屬于切穿巖石圈斷層，所以碳、氦同位素都顯示有深源物質(zhì)的加入。溫泉水化學(xué)也存在異常區(qū)域，比如硼。 中國西南地區(qū)CO

6、<,2>脫氣點除會釋放大量的CO<,2>氣體以外，還會釋放比如N<,2>、CH<,4>、He等氣體，釋放出來的He同位素隨所形成的構(gòu)造部位不同而有不均勻的分布，且與不同的大地構(gòu)造成因關(guān)系密切。自西向東由藏西到藏南至滇西到滇中，R/Ra值呈現(xiàn)由低到高再降低的平面分布規(guī)律。氦同位素在空間的分布規(guī)律也反映了深源CO<,2>釋放強度的差異。 討論了關(guān)于青藏高原腹地地?zé)嵯到y(tǒng)的熱源問題“熱機效應(yīng)”，認為是殼內(nèi)部分熔融層提供熱源，并為地下熱水

7、加入了大量的熱液化學(xué)元素。而對于其它區(qū)域，比如滇西騰沖地塊則由已經(jīng)存在第四紀火山的淺層巖漿房提供熱源。川西則是由變質(zhì)作用及構(gòu)造動力摩擦生熱提供能量。 最后在把握深大斷裂出露溫泉水文地球化學(xué)特征及深源CO<,2>釋放的規(guī)律的基礎(chǔ)上，運用化學(xué)反應(yīng)速率理論，構(gòu)建了溫泉水熱深源CO<,2>釋放模型，并分別計算了已經(jīng)實地考察的數(shù)十個典型溫泉的CO<,2>釋放量。利用這些典型溫泉以點推廣到面，構(gòu)建了溫泉深源CO<,2>釋放強度評價指標體系，