全球构造与热液活动区氦同位素数据集：揭示深部流体运移与地壳变形过程

《Scientific Data》：A global dataset of helium isotopic data in tectonically and hydrothermally active geological environments

为解决全球地幔流体示踪数据分散、缺乏统一数据库的问题，意大利国家研究委员会等机构的研究人员系统汇编了截至2024年全球构造与热液活动区的氦同位素（3He/4He）数据。该数据集包含6463个数据点，建立了标准化数据平台（CNR-IGG_db），为研究流体与地壳变形、地震活动等地球动力学过程的关系提供了重要资源。

　　

在地球科学领域，深部流体的运移过程如同地球的"血液循环系统"，深刻影响着地壳变形、火山活动和地震发生。氦同位素，特别是³He/⁴He比值，作为示踪深部流体来源的"天然指纹"，已成功应用四十余年。然而，全球范围内的氦同位素数据长期分散于大量独立文献中，缺乏系统整合，这严重制约了科学家从宏观尺度探索流体与地质过程关联的能力。

面对这一挑战，由意大利国家研究委员会地球科学与地质资源研究所（CNR-IGG）Fabrizio Gherardi领衔的国际研究团队，在《Scientific Data》上发表了题为"A global dataset of helium isotopic data in tectonically and hydrothermally active geological environments"的论文，推出了一个全新的全球氦同位素数据集。该研究旨在构建一个全面、标准化的数据库，为揭示geofluids（地热流体）在地球动力学过程中的作用提供数据基石。

研究人员以2006年美国地质调查局（USGS）和2015年Polyak等人发布的两个历史数据库为起点，系统检索了截至2024年的同行评审文献。他们制定了严格的数据纳入标准：仅收录经同行评议的现代流体数据，排除古流体和油气藏数据；对于同一地点多次测量的数据，选取³He/⁴He比值最高的样本，以最大程度代表深部端元组分。通过手动录入、交叉验证和地理坐标校准，团队最终整合了包含6463个数据点的数据集（CNR-IGG_db），其中61%的数据来自近20年的研究。

数据集的设计与验证

数据集为每个样本提供了详细的地理信息（国家、地质背景、具体位置、经纬度）和氦同位素数据。同位素数据以多种格式呈现，包括实测³He/⁴He比值、相对于大气比值（Ra）的标准化值（R/Ra）_m，以及经过大气混染校正后的值（R/Ra）_c。同时，还收录了He/Ne比值，这对于评估大气混染程度至关重要。技术验证环节通过GIS地理配准、多源数据交叉比对等方法，将数据点的位置不确定度控制在10公里以内，确保了数据空间定位的可靠性。

数据记录与可及性

该数据集已存储于Zenodo知识库（登录号14904325），包含Excel格式的氦同位素数据表和PDF格式的参考文献列表。数据集覆盖了包括冰岛、安第斯山脉、北美西部、墨西哥热液区等多个关键构造活动带，并特别突出了日本列岛等经典案例区，展示了氦同位素分布与火山前缘、弧后扩张等构造要素的密切关联。

研究结论与意义

这项研究产生的CNR-IGG_db数据集是迄今最全面的全球活动构造背景下的氦同位素数据库。它不仅整合了历史数据，更显著提升了数据的标准化程度和空间精度。该资源使研究人员能够首次在宏观尺度上，将氦同位素异常与地球物理参数（如热流、地震波衰减）进行联合分析，为探索流体在断层活动、地壳变形和地震成核过程中的作用开辟了新途径。

该数据库采用开放式设计，未来将通过专用网站（hedb.cnr.it）持续更新，鼓励全球学者共同维护和丰富数据，其协作模式借鉴了地球化学参考模型（GERM）等成功先例。这项研究不仅推动了地球科学数据的共享文化，也为构建"数字地球"模型提供了关键的流体地球化学参数，对理解地球深部过程、评估地质灾害风险以及开发地热能源具有深远意义。