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⁴He/²⁰Ne 是天然气氦同位素分析中最关键的伴生校正指标,其核心作用是定量排除大气氦污染,确保³He/⁴He(R/RA)异常真实来源于地壳深部或地幔,而不是采样、保存程中混入的空气。
1. 三个端元的理论值
大气端元:⁴He/²⁰Ne = 0.318(最稳定、最权威值)
地壳放射性氦:⁴He极高,Ne几乎为0,所以⁴He/²⁰Ne → +∞(几千到几万)
慢源氦:同样Ne极低,⁴He/²⁰Ne 也 → +∞
2. 天然气中实际解读标准
| ⁴He/²⁰Ne 实测值 | 大气氦贡献比例(估算) | 解读结论 | 是否可信用于前兆判断 |
|---|---|---|---|
| < 1 | >70% | 严重空气污染 | 不可信,³He/⁴He 数据作废 |
| 1–10 | 10%–70% | 中度污染 | 需校正后谨慎使用 |
| 10–100 | 1%–10% | 轻度污染 | 可校正后使用 |
| 100–1000 | 0.1%–1% | 微量污染 | 基本可靠 |
| >1000 | <0.1% | 几乎无大气混染 | 完全可靠 |
| >5000–10000 | <0.02% | 极纯地壳/慢源氦 | 最可靠的前兆异常信号 |
3. 震前异常典型特征
真正可靠的震前氦同位素异常,几乎100%都伴随: ⁴He/²⁰Ne > 1000,多数在3000–15000范围 例如:
⁴He/²⁰Ne = 12800(大气贡献仅0.007%)
⁴He/²⁰Ne = 7600
⁴He/²⁰Ne = 9800
4. 一句话总结判别口诀
“没有高⁴He/²⁰Ne,千万别信高R/RA” 只有当⁴He/²⁰Ne > 1000(最好>5000)时,³He/⁴He升高才被认定为真实的深部慢源氦异常。因此,在天然气地球化学研究中中,⁴He/²⁰Ne 不是“附带指标”,而是判定³He/⁴He异常是否真实的“金标准门槛”。没有它,任何漂亮的R/RA数字都可能只是空气污染的假象。
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