日本3He/4He比值的地理分布：对岛弧构造和初始岩浆作用的启示

使用质谱仪测定了115个天然气样品的3 He/ 4 He和4 He/ 20 Ne比值，样品涵盖来自火山、温泉、矿泉、水井、油田和天然气田的各类气体。观测到的3 He/ 4 He和4 He/ 20 Ne比值范围分别为7.47×10 −8至9.65×10 −6以及0.26至1100。3 He/ 4 He比值良好地反映了日本列岛的大地构造。在日本东北部（NE Japan），前弧（forearc）与火山弧（back arc）区域之间的3 He/ 4 He比值存在明显的地理差异。海沟侧区域的比值较低，而后弧侧的比值较高。该结果表明，火山弧区域的地幔源氦与岩浆的底辟上升有关。前弧区域较低的3 He/ 4 He比值可能是由于地壳和沉积岩中U和Th的放射性衰变所产生的放射成因He。在日本西南部（SW Japan），3 He/ 4 He比值没有明显的地理差异。前弧区域的部分样品显示出极高的3 He/ 4 He比值。3 He/ 4 He比值的趋势与大地热流数据的分布一致，反映了与日本东北部不同的大地构造。在日本西南部前弧区域观察到的高3 He/ 4 He比值可能表明，由于俯冲的年轻且温暖板块导致了新生或初始岩浆作用。