青藏高原東南緣持續隆升和擴張，陸內變形，塊體擠出，物質順時針旋轉逃逸，處于旋轉和擠壓前端的川滇菱形塊體前緣因其強烈的構造活動和頻繁的地震活動而備受關注。小江與紅河斷裂作為川滇菱形塊體的活動邊界，二者之間的交切關系及對菱形塊體前緣構造活動變形特征的影響也一直處于爭論之中。近年來，川滇菱形塊體的東邊界強震頻發，加速塊體旋轉，并持續向南擠壓，川滇菱形塊體前緣的構造活動和大震危險性值得進一步關注。因此，研究川滇菱形塊體前緣現今應力狀態和構造交切活動特征，對理解現今青藏高原東南緣構造格局和運動模式具有重要科學意義，從而為地震重點監視防御區劃分和地震風險評估提供參考依據。

流體是深部活動信息的載體，并沿活動斷層遷移至地表。流體對孔隙度的變化響應非常靈敏。在地震活動、應力積累和斷裂活動的構造區中，特別是在大型斷裂相交處，當裂縫發育程度發生變化時，流體的物理和化學特征會發生變化。從流體化學角度揭示對應力狀態、構造活動、流體物質來源及深淺流體運移演化與斷裂切割連通關系是構造地球化學的研究熱點。

圖1  (a) 青藏高原東南部及鄰近地區構造簡圖。(b) 研究區區域地質圖、斷層分布和溫泉采樣點。SYB：川滇菱形塊體；SCB：華南地塊；ICB：印支地塊；XJF：小江斷裂；RRF：紅河斷裂；QJF：曲江斷裂；SJF：石屏-建水斷裂。

研究團隊通過多次系統地野外流動觀測取樣（圖1），分析研究川滇菱形塊體前緣主要斷裂沿線流體地球化學空間分布、混合和循環演化特征以及流體的成因。結合地質、地球物理、GPS研究成果，探究小江斷裂和紅和斷裂交匯區構造活動與流體地球化學之間的關系，揭示當前的構造應力狀態。取得了以下認識：

圖2  研究區溫泉流體地球化學空間分布特征。 (a) ³He/⁴He(Rc/Ra)比值與電阻率；(b) HCO3^?濃度與最大剪切應變率；(c) Ca²⁺濃度與面應變率；(d) TDS值、地震和熱儲溫度場。

溫泉水和氣體呈空間耦合分布，在紅河斷裂、曲江、石屏建水斷裂沿線觀察到明顯偏高的離子濃度和³He/⁴He值(Rc/Ra：0.21-0.62Ra)，多學科綜合研究表明，紅河斷裂是超殼斷裂，曲江、石屏建水斷裂下方有幔源物質侵入地殼（圖2-3），活動斷裂是幔源流體流動的通道。

圖3  研究區溫泉氣同位素值組成關系。

流體化學特征的空間分布差異、構造活動和地表形變特征，共同揭示現今菱形塊體前緣強烈的擠壓應力向小江斷裂西側轉移，集中在的曲江、石屏建水斷裂上，水-巖作用增強，深源氣體釋放比例增加，同時淺部氣體組分貢獻增加（圖3），我們解釋為沿走滑逆沖斷裂強烈擠壓破壞，裂縫發育所致。

圖4 研究區溫泉水Piper圖和δ²H與Cl^?的關系圖。

邊界斷裂帶流體化學作用強度表明紅河斷裂邊界作用要強于小江斷裂南段（圖2）。兩條斷裂交匯處流體的不混合特征（圖4）表明斷裂之間缺乏利于流體運移的通道。川滇菱形塊體前緣強的流體地球化學活動性，并結合印支地塊內較低的³He/⁴He值、較低的剪切應變、穩定的熱儲溫度場和極低的歷史地震活動性，揭示現今小江斷裂可能沒有切穿紅河斷裂繼續向南運動（圖2、圖5）。紅河和小江交匯部位未來地震活動仍值得關注，應加強流體地球化學的連續觀測。

圖5  川滇菱形塊體前緣構造特征三維示意圖。

上述研究成果近期以“Geochemical characteristics of thermal springs and insights into the intersection between the Xiaojiang fault and the Red River fault, southeastern Tibet Plateau”為題發表在國際地學期刊《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》。中國地震局地震預測研究所碩士研究生、云南省地震局工程師邵維曄為本文的第一作者，中國地震局地震預測研究所李營研究員為唯一通訊作者，合作作者包括中國地震局地震預測研究所陳志研究員、路暢助理研究員，云南省地震局趙慈平研究員、李其林副研究員、冉華和番紹輝工程師，云南財經大學王云副教授，中國地震局地震預測研究所和中國地質大學（北京）聯合培養博士研究生劉兆飛，以及中國地震局地震預測研究所碩士研究生高梓涵和羅一力。本研究得到云南省重點研發計劃(202203AC100003)，云南省地震局地震科學青年基金項目(No. 2022K10)，國家自然科學基金項目(No. 42073063)和中國地震局地震預報研究所專項基金項目(No. CEAIEF20230301)聯合資助。

論文信息：Shao, W., Liu, Z., Li, Y.*, Chen, Z., Lu, C., Zhao, C., Wang, Y., Li, Q., Gao, Z., Luo, Y., Ran, H., Fan, S. (2024). Geochemical characteristics of thermal springs and insights into the intersection between the Xiaojiang fault and the Red River fault, southeastern Tibet Plateau. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 25, e2023GC011431. https://doi.org/10.1029/2023GC011431

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