安第斯山脉中央火山带气体排放的起源与通量：揭示厚陆壳下岩浆-热液相互作用机制

本研究针对全球最厚陆壳（~70 km）的安第斯中央火山带（CVZA），通过分析~1200 km弧段的H、O、He、C、S同位素及SO2 通量，揭示了岩浆气体经热液改造的化学分异过程，首次量化了该区域挥发分通量低于典型弧火山的原因，为厚壳环境下岩浆演化与灾害预警提供新见解。

　　

安第斯山脉中央火山带（CVZA）拥有全球最厚的陆壳（约70公里），其独特的构造环境为研究岩浆-地壳相互作用提供了天然实验室。厚陆壳如何影响火山气体排放？岩浆挥发分在穿越如此厚的地壳时会发生怎样的化学变化？这些问题对理解板块俯冲带的物质循环和火山灾害预警至关重要。然而，此前研究对CVZA的挥发分通量存在严重低估，且缺乏系统性气体地球化学数据。

由美国国家科学基金会资助的研究团队对CVZA约1200公里弧段的44个采样点展开调查，通过四次野外考察获取了温度跨度达408°C至14°C的气体样本。研究采用Giggenbach瓶采样法结合NaOH+Cd(OH)₂
分离技术，同步分析气体化学组成与H、O、He、C、S同位素，并首次系统测定了SO₂
通量。

气体样品特征
高温气体（HT，97-408°C）显示典型弧岩浆特征：CO₂
/S_T
比1.5-15，δ¹³
C≈-4.5‰，δ³⁴
S≈+4.0‰。其中Irruputuncu火山408°C样本的³
He/⁴
He比值达7.5R_A
（R_A
为大气He同位素比值），证明超厚陆壳仍存在地幔挥发分传输通道。

岩浆与热液气体分异
随着温度降低，气体经历显著热液改造：S通过黄铁矿沉淀被地壳封存，而惰性组分（如He）富集。H₂
S/SO₂
比值从HT组的<0.5升至LT（<80°C）组的>1，反映氧化态硫的还原过程。这种分异模式与火山热液系统再激活时的预期变化一致。

挥发分通量约束
研究修正了CVZA的挥发分通量估值，发现其仍低于典型火山弧。这可能与厚陆壳抑制岩浆挤出（喷发频率降低）及深部岩浆房分异过程有关。碳硫同位素证实高温气体源自氧化性弧岩浆，其形成与受俯冲流体交代的MORB（洋中脊玄武岩）型地幔楔部分熔融相关。

结论与意义
该研究首次建立CVZA岩浆气体端元组成数据库，揭示厚陆壳环境下挥发分迁移的"过滤效应"：活性组分（如S）被地壳截留，而惰性组分（如He）可穿透70公里地壳。这一发现不仅为理解安第斯型造山带的深部碳-硫循环提供关键参数，也为评估厚壳火山区的灾害风险与地热资源潜力奠定理论基础。论文发表于《Journal of Volcanology and Geothermal Research》，其方法论对全球类似构造环境的火山监测具有示范价值。