新生代以来，印度-亚洲大陆的碰撞形成了地球上构造最活跃的地区之一——青藏高原及其周边地区，特别是青藏高原东缘玉树-甘孜-鲜水河和龙门山等大型活动断裂带附近的地震活动对人口稠密的城镇构成了很大的威胁。深源流体（如He和CO2）的脱气普遍发生在地震活跃的断裂带上，可以为理解断裂活动性与地震成核过程提供重要信息。然而，目前对青藏高原大陆碰撞带构造脱气与地震之间的潜在关系仍然知之甚少。
针对上述问题，学院构造地貌中心徐胜教授团队与中国地震局地震预测研究所、中国科学院西北生态环境资源研究院、成都理工大学、日本东京大学和高知大学等国内外科研机构的合作者，聚焦青藏高原东缘的玉树-甘孜-鲜水河断裂、安宁河断裂和龙门山断裂（它们共同构成一个Y型活动断裂体系；图1），利用温泉逸出气体的地球化学组成和He-C同位素体系，阐述了大陆碰撞背景下活动断裂带构造脱气（如流体来源和运移）与孕震过程之间的联系。结果表明：
1）Y型断裂的交汇部位发生强烈的幔源和壳源富CO2流体脱气（3He/4He = 0.94~2.73 Ra，空气的3He/4He比值为 1 Ra；δ13CCO2 = −8.9 ~ −2.6‰）；
2）地壳流体主要沿其北西、东北和东南分支断层更为普遍（3He/4He = 0.01~0.62 Ra; δ13CCO2 = −17.3 ~ −0.2‰）。富含的CO2流体可能由局部地幔熔融和变质脱碳产生，这也可以解释Y型断裂交汇区域CO2通量（9.66 × 109 mol/yr）明显高于北西分支的CO2通量（1.25 × 109 mol/yr）。沿断裂带温泉气体3He/4He值与滑移速率具有较好的相关性，表明富CO2流体的上升可能促进断层快速滑动，增强断层渗透率，从而导致地幔He的快速脱气。
结合流体的来源、运移、CO2通量和区域地震活动性等信息，本研究认为：深部富CO2流体的上涌和滞留能够造成Y型活动断裂带（尤其是断裂交汇区域）孕震过程中的超压状态（图2），2022年泸定Ms 6.8级地震可能是流体触发地震的一个案例。
图1 青藏高原东缘Y型活动断裂带水热气体He同位素与70公里深
S-波速度异常空间对应关系
图2 青藏高原东缘Y型活动断裂带水热脱气与孕震过程关系模式图
天津大学地球系统科学学院2019级博士研究生刘伟为该论文第一作者，徐胜教授和张茂亮副教授为通讯作者。该成果得到了国家自然科学基金项目(41930642)、国家重点研发项目(2020YFA0607700)和中国地震实验场项目(2019CSES0104)等联合资助。
论文信息：
Liu W., Zhang M*., Chen B., Liu Y., Cao C., Xu W., Zheng G., Zhou X., Lang Y-C., Sano Y., Xu S*. 2023. Hydrothermal He and CO2 degassing from a Y-shaped active fault system in eastern Tibetan Plateau with implications for seismogenic processes. Journal of Hydrology, 620: 129482 https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.129482
