地球系统的板块汇聚过程是其表层与深部圈层之间挥发份物质循环的重要机制，以俯冲带的物质循环过程最为典型。由于板块持续向深部俯冲，岩石和沉积物等俯冲板块携带的物质会在不同的温度和压力条件下产生富含挥发份的流体、熔体或超临界流体，进而通过交代作用改造岩石圈和软流圈地幔的物质组成，使其具有富集挥发份的化学成分特征。这些地幔物质在一定条件下发生部分熔融，并最终通过火山和构造活动将赋存于其中的挥发份输送至大气圈。在现今的板块汇聚构造环境中，火山区和活动断裂带内广泛分布的喷气孔、温泉等释放的水热气体是挥发份循环研究的重要对象。长期以来，研究人员对大洋板块俯冲带开展了大量的深源气体释放研究，揭示了大洋板块俯冲方向上的气体地球化学空间变化特征及其控制机理。然而，迄今为止对于大陆板块汇聚背景下的水热气体来源和释放特征仍知之甚少；相比于大洋俯冲带，与大陆板块俯冲有关的挥发份再循环过程有何特殊性也是个未知的问题。
针对上述科学问题和研究现状，天津大学地科院徐胜教授团队与中国地震局地震预测研究所、意大利国家地球物理与火山研究所、日本东京大学等国内外科研机构的合作者，聚焦印度-亚洲大陆碰撞俯冲带的腾冲地块、保山地块和思茅地块，利用温泉气体的化学成分、He-C同位素组成以及定量计算模型，识别出一条贯穿大陆汇聚边缘的幔源气体释放剖面，为理解大陆板块汇聚背景下的挥发份再循环机制提供了研究案例。该研究主要取得以下认识：
（1）结合气体地球化学、地质以及地球物理观测资料，揭示了大陆板块汇聚背景下不同构造单元的气体释放特征及其控制因素（图1）。3He/4He比值空间分布特征显示，腾冲火山区和思茅地块的宁洱-通关火山区具有显著的岩浆脱气现象，深源气体释放与第四纪火山的空间分布密切相关，表明幔源岩浆目前仍滞留在火山区下方的地壳深部，并成为浅层水热系统的热源和挥发份物质来源。相对来说，保山地块缺乏第四纪火山活动，深源气体释放与活动断裂带有关，为非火山区构造脱气的典型代表。
（2）限定了腾冲和宁洱-通关第四纪玄武岩中橄榄石斑晶的He同位素组成特征，发现大陆板块汇聚边缘与陆内伸展地区的第四纪玄武岩地幔源区具有相对一致的3He/4He比值，但玄武岩全岩87Sr/86Sr比值却显著不同，提出可能存在He-Sr同位素解耦现象。在此基础上，探讨了印度-亚洲大陆汇聚背景下俯冲沉积物、原始地幔物质与软流圈地幔物质混合的可能性（图2）。这一特征不同于日本岛弧等大洋俯冲带的深源气体释放模型，为理解全球板块构造体系的挥发份再循环机制提供了新的研究资料。
该研究近期发表在Geochimica et Cosmochimica Acta上，受到国家自然科学基金、中国地震科学实验场项目、科技部重点研发计划项目等联合资助。文章信息如下：
Zhang, M., Xu, S., Zhou, X., Caracausi, A., Sano, Y., Guo, Z., Zheng, G., Lang, Y.-C., Liu, C.-Q., 2021. Deciphering a mantle degassing transect related with India-Asia continental convergence from the perspective of volatile origin and outgassing. Geochimica et Cosmochimica Acta 310, 61-78.
图1 大陆汇聚背景下不同构造单元的深源He释放特征示意图
图2 研究区第四纪玄武岩He-Sr同位素组成特征
