京西北盆岭构造区地震活动强烈，是首都圈地震监测的重点区域。该区内不仅断裂发育，而且有深部流体的露头（天然温泉和人工地热深井）分布。因此选择该地区进行流体地球化学研究，利用温泉水气的化学组分，包括泉水常规离子和氢氧同位素、泉气化学组分和氦氖碳同位素数据，判断流体的来源，并探讨流体反映出的活动断裂和岩石圈结构的特点。温泉流体采集于2011年10月，共有水样25件、氢氧同位素样品24件、泉气样品18件。泉水的离子组分浓度由Dionex IC-900离子色谱仪和化学滴定法测定；氢氧同位素组成由Picarro L1102液态水同位素分析仪测定。泉气化学组分含量由MAT271测定，He、Ne同位素由VG5400测定，C同位素由HP6890-Delta Plus XL气质联用仪测定。分析结果表明流体化学组分变化范围较大。水样的TDS范围为225¹449mg/L；δ¹⁸O和δD值分别在-12.42^-9.54‰，-90.8^-71.88‰（以V-SMOW为标准）范围内。泉气样品N₂含量为77.40⁹7.73%，说明皆为N₂型泉气，He和CO₂含量明显高于空气值；R值（3He/4He）变化范围在0.33².08RA(RA=1.4×10^-6，大气中的3He/4He值)；²⁰Ne/²²Ne和²¹Ne/²²Ne的变化范围较大，分别为0.02¹5.07和0.0169¹.0691；CO₂的δ¹³C值在-20.3^-10.2‰范围内变化。由于汇水域面积小，泉水化学与当地含水层岩性关系密切，水岩反应使岩石释放出其中的组分为泉水离子组分的主要来源。Na-SO₄型水主要出现在片麻岩和花岗岩裂隙中，由深循环过程中长石类矿物水解和硫化物的氧化作用形成。Na·Ca-HCO₃型水主要分布在含泥质条带互层的碳酸盐岩储层中，受方解石和白云石溶解、泥质条带中的易溶盐淋滤作用和与粘土矿物的Na-Ca离子交换的控制。第四系砂砾石含水层热水水化学类型较复杂，有Ca·Mg-HCO₃，Na·Ca-HCO₃，Na-HCO₃，Na-HCO₃·SO₄·Cl，Na-HCO₃·Cl，Na-SO₄·Cl等，这可归因于含水层深度、断裂性质、沉积物粒度和岩性等因素。氢氧同位素显示泉水源于大气降水，阳高、天镇地区的样品因同位素交换反应发生了微弱氧漂移。δD和温度的负相关暗示泉水发生了不同程度的深浅层水混合。依据Na-K-Mg三角图判别出部分平衡水，应用离子交换温标计算出热储温度为93.9¹63.9°C，并依此计算出泉水循环深度在3.7⁵.3km，说明此深度以浅导水断裂破碎强度高。泉气中氖、碳和氦同位素均具有壳幔混合源的特点。氖同位素排除误差较大数据后指示研究区存在地幔不均一性。CO₂表现出地幔、有机沉积物和碳酸盐岩三端元混合的特点，其δ13C值和CO₂/3He值受到CO₂逸出和碳酸盐沉淀的共同影响。由3He/4He值计算出的大地热流值范围为64⁷7mW/m²，形成热异常，断裂活动提供了深部热流上升的通道。幔源氦贡献率为4²6%，最高值出现在圣世苑宾馆和蔚县暖泉，最低值出现在赤城汤泉和三马坊地区。幔源氦高值与70km处P波低速体有对应关系，指示观测到的幔源流体的源区可能为上涌的软流圈地幔。P波低速异常差别不大的地区，幔源氦贡献率与断裂滑动速率存在一定程度的正相关。地幔部分熔融程度和断裂渗透性共同控制了幔源氦的贡献率。