稀有气体同位素是水文学中确定深层含水层地幔流体的工具。本论文应用地下水中溶解稀有气体（He,Ne,Ar,Kr,Xe）,识别地热系统成因,表征幔源热叠加状态,追踪流体的来源,并评估流体的混合和迁移。广东省地处欧亚板块东南边缘,长期受到印度洋板块、太平洋板块和菲律宾海板块的俯冲影响,中、新生带以来,境内深大断裂带发育,伴随地壳上隆和多期次的强烈岩浆活动,为地热资源赋存创造了十分有利的条件,惠州及潮州地区又处在广东的地幔上涌区,是研究热液循环中流体地球化学、深部构造和热源之间关系的理想区域。五大连池是我国著名第四纪火山群,又有现代火山喷发,但该区域没有强地热显示,是我国乃至世界上也不多见的伴有冷矿泉的现代火山群。地球物理资料显示五大连池地区10-15 km深度上仍有疑似岩浆囊的存在,本论文进行的五大连池尾山稀有气体研究,可以从地球化学角度说明五大连池的岩浆囊的存在与否。采集潮州、惠州、广州浅层地下水测试其中的稀有气体浓度与同位素比值,根据计算得出的稀有气体温度（NGT）以及稀有气体同位素的比值来计算地下水的补给温度、补给来源、停留时间,此外还计算出了不同来源的稀有气体组分对样品组分的贡献。在惠州地区,根据1/Xe VS Ne/Xe以及NGT数据,惠州石坝地区的浅层砂岩承压水与惠州黄沙洞地区的潜水处于不同的温度区间,指示它们具有不同（时间或空间不同）的大气降水补给源。通过模型计算出样品中Heeq和Heea,得出了地壳中放射性4He的含量,并模拟了两种条件（封闭条件和开放条件）下的地下水年龄。惠州黄沙洞地热水,含有高浓度的放射性4He,铀和钍在地壳中的放射性衰变产生的4He的高贡献率表明,属于放射性热供给于花岗岩基底或花岗岩与第三系盖层之间的构造接触带内的热液系统。稀有气体同位素比值表明,潮州和惠州地区玄武岩含水层以及砂岩含水层中He除大气来源与地壳来源外,惠州地区与潮州地区的浅层地下冷水中均有一定比例的幔源组分,潮州地区地下水中稀有气体具有显著的幔源特征,推测有深部携带地幔特征的流体混入。这种幔源物质上涌可能是印度-欧亚板块碰撞或菲律宾海板块与欧亚板块碰撞导致软流圈活动引起。利用五大连池尾山地区砂岩含水层和玄武岩含水层的水化学特征、氢氧同位素特征以及稀有气体同位素的比值来计算地下水的补给温度、补给来源、停留时间,此外还计算出了不同来源的稀有气体组分对样品组分的贡献。根据氢氧同位素特征以及稀有气体Xe和Ne估算出两个含水层的补给高程和补给温度,与NGT模型拟合出的补给温度相互验证,结果表明区内地下水主要的补给高程为500-600m,补给温度为2-7℃。通过OD模型模拟出样品中Heeq和Heea,得出了地壳中放射性4He的含量,并模拟了两种条件（封闭条件和开放条件）下的地下水年龄,发现两种条件下砂岩层水年龄均老于玄武岩层水。水化学特征以及稀有气体同位素比值表明,尾山地区玄武岩含水层以及砂岩含水层中He除大气来源与地壳来源外,还存在幔源氦输入,断裂构成了上地幔岩浆与气体通道,靠近断裂处的水样中幔源组分远高于非断裂处,这样的3He/4He比值与地球物理证据表明,五大连池尾山浅部地壳内存在幔源岩浆的残余。东南地区出露有新生代玄武岩的区域性大断裂带处存在幔源物质上涌现象。这些迹象说明新生代玄武岩岩浆侵位的构造通道可能一直活跃至今并持续供幔源物质上涌。松辽盆地地壳内存在类似于长白山和五大连池的岩浆活动,地幔物质沿着岩石圈断裂侵入到地壳各个部位,热流在岩浆体中以对流熔融状态传导固结方式向地壳浅部传递热量,这为五大连池-松辽盆地-长白山地区浅部高温地热资源的形成提供了有利条件。在具有大量符合采样测试条件的样点（方便采集到逸出气体）支持的情况下,CO2-He系统可以作为大区域的地热系统研究的手段。但要进行小区域地热系统研究的时候,由于大部分情况下,没有足够样点符合CO2-He系统的采样条件,这时就可以选择地下水中溶解稀有气体地球化学作为研究手段,虽然该方法采样测试的难度比直接采集逸出气体更高,但溶解稀有气体可以提供比CO2-He系统更加丰富的信息。