四川黄龙转花池温泉稀有气体分析
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摘 要：历年来我国专家都对四川省黄龙地区转花池的泉水进行了大量研究，对这一地区温泉的成因、类型、地质构造等背景进行了分７析，了解到四川黄龙景区的转花池主要由两部分，即地幔成因以及地壳成因组成了池水中的氦气。而且通过中国科学院地球物理与地质研究所对黄龙景区转花池温泉中所含有的气体进行了兰州油气中心VG5400的同位素测定并对其进行分析。其中，地幔成因大概是兰州空气标准国际公认值的两倍，其浓度是3He，R=0.09Ra，这就说明了其中加入了幔源成分。地壳成因4He浓度为120ppm远超出了兰州空气标准国际公认值，大概是其浓度的20倍，这就说明这一地区大部分都是壳源的地下热水。
关键词：黄龙转花池 泉水 成因 稀有气体 国际公认值 氦同位素比值
中图分类号：P641
文献标识码：A
文章编号：1007-3973（2012）003-130-021 四川黄龙风景区地质背景及地理位置
1.1 四川黄龙景区的地质成因
黄龙沟这种典型的冰川U形谷地是由于地球在距今约200万年前的造山运动中岷山山脉伴随着青藏高原一同快速隆起期间形成的。
四川黄龙地区属昆仑秦岭地层区，西秦岭分区，摩天岭小区，该地区属于以碳酸盐为主的古生界和三叠系地层，地质结构非常复杂。其中以碳酸盐沉积为主的底层包括志留系、石炭系、泥盆系、二叠系，其厚度达4000米以上；其中以碎屑岩沉积而形成的三叠系，厚度达万米；第四系为冰川沉积和钙华沉积。位于黄龙古寺南侧的望乡台断裂带形成了重要的地下水通道，这些地下水富含碳酸氢钙，因为其通过深部循环在此形成了转花池温泉群，并成为黄龙钙华堆积的源泉。
1.2 独特的地理位置
四川黄龙风景区属于青藏高原东部边缘向四川盆地的过渡地带，坐落于四川省北部阿坝藏族羌族自治州松潘县境内的眠山山脉南段。风景区的坐标范围是北纬32?0′53″～32?4′17″，东经103?5′59″～104?′45″。
四川黄龙景区这里自然景观秀丽，不仅雄伟壮观、奇石俊岭，而且静中有动，意中有境，构成了雄、奇、峻、境的景观特点。巨型的地表钙华坡谷，婉蜒盘绕于冰峰石山和天然林海，宛如一条金色的“巨龙”腾游天地之间。所以黄龙景区一直都以彩池、雪山、峡谷、森林这“四绝”闻名于世，享有世界奇观、人间瑶池的美誉。
2 转花池温泉位置及水文地球化学特征
2.1 温泉的性质
温泉是一种自然环境下形成的特殊资源，它有很强的地域性，受地质条件所控制。因此，在不同地区的温泉根据电导、温度、PH值以及含有微量元素的不同就会具有不同的物理和化学性质，在研究地质环境这一方面，这些温泉水的物理和化学性质就会给温泉开发、利用和保护带来重要的作用。
2.2 黄龙沟温泉得地理位置
黄龙沟位于全国闻名的风景区黄龙寺。此区海拔最高的地方就是转花池，其高度为3578m，最低的地方时观音堂遗址，高度为3182m。黄龙寺分前寺、中寺和后寺，各仅距1.5km，三座寺庙殿阁相望。转花池温泉位于涪江上源南侧黄龙沟内，就在小河区黄龙乡大湾村的西面。103?4′30″E，32?7′30″N。海拔3578m。山顶清泉层叠而下，至山腰则散如溅花，随地荡漾，从前寺到后寺的十余里之间，成千上百的大小水池密布，大的一亩左右，小的一平方米上下。再小的仅巴掌大，形状各异。所有池堤均为乳白色或乳黄色钙化构成，自上而下形成形态各异色彩斑斓的层层梯湖。
2.3 转花池的泉水
转花池泉水化学组成：pHF 5.5，ts6.5摄氏度，PhL 8.25，TDS0.193；Na1.52，K nd，Ca36.9，Mg21.2，Li nd，Rd nd，Cs nd，NH4 nd；CO3 nd，HCO3 178,SO4 28.1,Cl 3.48，F 0.12；SiO2 11.3,HBO2 1.59,As0.01；tsio243摄氏度，HCO3-Ca-Mg。
这一地区各处泉水的温度和流量都有所不同，因为泉水的温度在进入迎宾池前为8摄氏度，pHF 5.5，流量为20L/s。迎宾池群的出口这边温度为8.5摄氏度，pHF5.5，流量为5L/s；另一支流量为6L/s。在中寺与后寺之间，温度为11摄氏度，pHF为5.5，流量为6L/s。
中国人民00939部队在1979年版《红原地区1：50万区域水文地质普查报告》中报道：“黄龙附近亦出露有碳酸泉，构造上位于东西向压性主干断裂与北侧分支断裂的交叉处，地层为志留纪石灰岩。水化学特征与碳酸泉有所不同，矿化度低，仅0.304g/L,为HCO3-Mg.Ca型水，但氯离子含量（毫克当量百分数为9.9），游离CO2达523.3mg/L,侵蚀CO2高达590.69mg/L，泉流量达16.33L/s”等等。3 稀有气体
元素周期表中的很多元素在自然界里的含量都极少，但其分布却很广泛，如：零族元素氖(ne)、氮(He)、氩(Ar)、氙(Xe)、氪(Kr)和放射性气体氡(Rt)。这些元素在自然界中一般不参与普通元素之间的化学变化，可以说它们的化学性质和含量是很稳定的。最近几年，在地质学领域内由于认识到稀有气体化学性质稳定这种本身所固有的特点，因此对它们的研究也越来越被重视了起来，而且某些稀有气体的比值已经成为了指标用来鉴别地质的构造活动。
3.1 氦同位素(3He/4He)比值
随着地球的不断演化，在地球的各圈层中氦的两个同位素组成3He和4He都是有所不同的。因为地幔的排气作用而形成了地下流体中的氦同位素3He，3He通量与地幔热流之间呈正相关关系。在大陆地壳中富集铀、钍元素，这两种元素衰变的产物形成了4He，4He通量与地壳热流也呈现出正相关的关系。但在地壳内，由于受到放射性成因氦的影响，这部分的U和th等放射性元素集中分布，其3He/4He值在4?0-7以下。现存在于地球内部的原始氦同位素特别是以地幔为主的同位素3He/4He值在10-6—10-4之间，这就表明了地球在形成时的状态。因为氦同位素在自然界中的分布与地质构造和地壳的活动性相关，在地球长期分异与脱气的过程中，大气型氦（原始氦和放射成因为氦混台而形成），3He/4He值约为10-6，它可能由于多种原因造成同位素比值的变化，既可能是岩浆上涌带来的原始氦，也可能是原始氦沿深大断裂逸出。3He/4He值的变化正反映除了以上这些变化都伴随着构造运动。