河北平原地下水4He年龄初探——以满城-任丘剖面为例

以满城-任丘剖面为例,采用过剩空气非分馏(UA)模型进行了单独He成分的分离,第三含水组中含有的过剩4He是含水组(Q2)内原地产量和地壳通量的综合结果.由于缺乏确定He平衡参数的约束条件,选择了应用地下水流模型主观调节来估算迭代过程中外部通量和流速场,然后根据这个模型所取得的4He年龄与应用其他方法包括14C测年和水文模型取得的年龄作对比,取得了河北平原第三含水组满城-任丘地下水的4He年龄为0～30 ka的结果.     

河北平原第四系深层地下水36Cl同位素年龄的研究

为研究河北平原第四系深层地下水的年龄，应用加速器质谱计对河北平原深层地下水样品的N(^36Cl)/N(Cl)进行了测定，计算了其年龄，并与地下水动力学年龄进行了对比研究。结果表明，河北冲洪积平原山前地带保定市第四系第三和第四含水组的地下水年龄皆很小，为近期补给的地下水。中部地带保定地区东部和沧州地区西部的第三含水组地下水年龄皆小于5万a，第四含水组地下水的年龄可能大于10万a。边缘地带沧州市和青县第三含水组地下水年龄为8－9万a左右，东光县为26万a左右；沧州市第四含水组地下水年龄为33万a左右，东光县为77万a左右。     

确定平原地下水4He年龄方法的尝试

放射性衰变产生的氦组分（3H衰变质产生3He，U/Th衰变产生4He）广泛地用水地下水测年。本文分析了地下水中惰性气体的组成，采用过剩空气非分馏（UA）模型进行了单独氦组分的分离。结果表明，河北平原第三含水组（Q2）中的过剩4He是含水组内原地内原地产量和深部地壳通量的共同作用的结果。由于缺乏确定氦平衡参数的约束很好的客观分析，选择应用地下水流模型主观调节来估算迭代过程中的外部通量和流速场，然后根据这个模型所取得的4He年龄与应用其他方法包括14C测年和水文模型取得的年龄进行了对比。     

河北平原地下水氘过量参数特征

氘过量参数是由Dansg aar d提出的一个新概念,它被定义为:d= δD-8δ18O。河北平原地下水氘过量参数有三个特征: ( 1)地下热水的氢和氧同位素组成显示出热交换的态势,d 值随地下水年龄增大而减少。( 2)在同一地区,d 值随着地下水埋深加大而增大。( 3)在同一含水层内,沿着地下水的路径,从补给区到承压区, d 值随着地下水年龄增大而增大。我们认为, d 值虽然是地下水年龄的函数,但最好和3 H、3H- 3He、14 C、36 Cl和4 He测年结果结合使用。      

河北平原地下水氢,氧,碳,氯同位素组成的环境意义

地下水是古气候信息的载体，它的化学成分和同位素组成可以反映古气候的演变。应用＾３Ｈ、＾１４Ｃ和＾３６Ｃｌ资料计算的河北平原地下水的年龄加下：第１含水组（Ｑ４）０－３ｋａ，第２含水组（Ｑ３）３－１００ｋａ，第３含水组（Ｑ２）１００－３００ｋａ，第４含水组（Ｑ１）３００－７００ｋａ，根据δ＾１８Ｏ和δＤ计算的地下水补给期的地面平均气温表明，第四纪以来河北平原气候环境是逐渐变暖的。根据第４至第１含水组（     

河北平原地下水锶同位素特征

本文根据28个样品的测试结果，介绍了河北平原地下水的87Sr/86Sr比值。水的87Sr/86Sr比值变化很大。这些Sr同位素组成的差别反映了平原中水流受区域地质条件控制。文中讨论了Sr同位素的6个分布特征。河北平原地下水的87Sr/86Sr比值均大于现代海水的平均值（0.709073）。平原内第四系地下水（Q4-Q1）从补给区到排泄区的87Sr/86Sr比值随着距离（年龄）增大而系统增大。水文学上年轻的水显示非放射性成因的（初始的）87Sr/86Sr比值，而较老的水则具有明显的放射成因，可达0.71527(δ87Sr为8.74‰)这很可能是通过溶解含水层硅酸盐而增加大陆Sr的结果。     

河北平原地下水氢、氧、碳、氯同位素组成的环境意义

地下水是古气候信息的载体，它的化学成分和同位素组成可以反映古气候的演变。应用３Ｈ、１４Ｃ和３６Ｃｌ资料计算的河北平原地下水的年龄如下：第１含水组（Ｑ４）０～３ｋａ，第２含水组（Ｑ３）３～１００ｋａ，第３含水组（Ｑ２）１００～３００ｋａ，第４含水组（Ｑ１）３００～７００ｋａ。根据δ１８Ｏ和δＤ计算的地下水补给期的地面平均气温表明，第四纪以来河北平原气候环境是逐渐变暖的。根据第４至第１含水组（Ｑ１～Ｑ４）地下水δＤ＝－７０‰的等值线变化，认为第四纪以来，渤海海岸线逐渐由东向西移动。     

河北平原地下水水-岩作用新证据 ——锶同位素示踪演变特征

本文根据河北平原地下水锶同位素比值等测试结果讨论了其演变特征：除个别水点外，地下水锶同位素比值均大于现代海水的均值（0.709073），第四系地下水的锶同位素比值均大于热水点值，且随着埋深的增大、沿迳流途径从补给区到排泄区系统增大，这同锶同位素比值与碳-14年水分三类进行了分析。在平原中部，呈NE—SW方向，出现了一个锶同龄呈正相关关系是一致的。本文根据锶同位素比值及锶离子浓度特点将该区地下位素比值的高值带，大致与子牙河的流向一致．即献县-青县-线．该咨料为河北平原第四第地下水演化提供了新的证据．     

河北平原地下水动力环境演化影响因素的关联度分析

本文以河北平原典型地区-石家庄、衡水、沧州地区为例,采用灰色关联度分析方法,分析了地下水动力环境演化的影响因素。结果表明,对于第一含水组地下水,水动力环境演化主要受气象因素控制,对于第三含水组及漏斗区地下水,人为开采是最直接的影响因素。     

河北平原京津以南深层地下水资源形成规律的研究

本文应用同位素技术，结合含水岩组水文地质结构特征的分析及地下水动力方法的年龄计算，揭示了河北平原京津以南地区深层地下水的形成规律，得出深 地下水资源补给能力及承受开采能力很低的结论，这为今后深 地下不资源的合理开发利用提供了重要依据。     

新疆喀什三角洲地下水流系统的水化学和同位素标记

新疆喀什三角洲地下水“水质型”缺水问题较为突出，开展地下水流系统研究具有实际意义.采用水化学和环境同位素年龄测试法，在对喀什三角洲地下水含水系统划分基础上，对地下水化学和循环更新特征进行了分析研究.结果表明:三角洲含水系统由山前倾斜冲洪积平原潜水、河流冲积平原潜水和河流冲积平原承压水构成.沿地下水流向，水化学类型演化为HCO₃·SO₄-Ca→SO₄-Ca→SO₄·Cl-Mg·Na→SO₄·Cl-Na，TDS增高，水质趋向盐化.山前倾斜冲洪积平原为溶滤-径流区，河流冲积平原为径流-累盐区.研究区地下水更新速率为0.03%~16.35%·a-1，具有山前倾斜冲洪积平原潜水>河流冲积平原潜水>河流冲积平原承压水的特征.利用3H估算得出，山前倾斜冲洪积平原潜水年龄为8~49 a，平均值为29 a；河流冲积平原潜水年龄为14~>50 a，其中上部潜水平均年龄为24 a，下部潜水平均年龄大于50 a.利用14C估算得出，河流冲积平原潜水为476~33 623 a，平均值为8 106 a；河流冲积平原承压水为5 186~34 578 a，平均值为30 043 a，与潜水比为“更古老”的水.综合以上特征得出，喀什三角洲地下水含水系统可以划分为2个更新速率较快的局部水流系统（Ⅰ₁和Ⅰ₂）和一个循环滞缓的区域水流系统（Ⅱ）.      

河北平原第四系地下水氦同位素特征

通过对河北平原第四系地下水He同位素进行比较分析,根据过剩He(4Heexc)、3He/4He比值、δ3He值分析认为,河北平原第四系地下水He同位素有5个特征:(1)地下水中过剩He浓度沿着地下水的流向而增高;(2)地下水中的过剩He浓度随着地下水埋深加大而增高;(3)满城—沧州剖面上过剩He浓度大于石家庄—衡水剖面上的过剩He浓度;(4)河北平原第四系地下水主要是由大气降水补给的;(5)衡水热水过剩He浓度很高(>674 83×10-8cm3STPg-1),这表明以放射成因He为主,地幔成因的He极少。另外地下水的3He/4He比值、R/Ra、δ3He值是判断氦源的一个灵敏的指示剂。     

北京市永定河流域地下水^14C年龄的初步分析

应用同位素方法初步分析北京郊区永定河流域地下水的演化特点。沿永定河冲洪积扇地下水流动方向布置取样剖面，共有取样点14个，对采集的水样进行^14C和氚含量分析，并确定地下水同位素年龄。浅层孔隙水的^14C年龄的变化范围为730～4900a，深层孔隙水为13420-22480a；^14C年龄在垂直方向上由浅部至深部逐渐增大，最大变化幅度为从3010a增至22480a；浅层孔隙水的氚含量都在14．99～30．56TU之间，深层孔隙水大部分在0．51～4．71TU之间。运用地下水^14C和氚年龄在垂向和水平方向变化的结果，验证了地下水的流向并计算了地下水的流速变化范围为5．02～62．63m／a，从山前至平原浅层地下水径流速度逐渐变小，反映了地下水水平径流强度逐渐减弱，地下水交替逐渐变差，浅层孔隙水以垂向交替为主，深层孔隙水以水平径流为主。     

北京市城近郊区地下水的环境同位素研究

应用环境同位素方法,研究北京城近郊区地下水演化规律。沿北京市永定河冲洪积扇地下水流动方向取样15组(D、18O、T、14C及全分析),对所取水样进行D、18O、T、14C分析,并确定地下水同位素年龄。运用地下水14C和T含量在垂向和水平方向变化的结果,验证了地下水的流向并计算了地下水的流速变化范围为5·02~62·63m/a,从山前至平原浅层地下水径流速度逐渐变小,反映了地下水水平径流强度逐渐减弱,地下水交替逐渐变差;浅层孔隙水以垂向交替为主,深层孔隙水以水平径流为主。对地下水D、18O之间的关系进行分析,从而判断地下水的补给来源等。     

银川平原深层地下水14C年龄校正

地下水¹⁴C年龄的校正精度取决于对地下水溶解无机碳演化过程中影响地下水¹⁴C活度主要因素的准确识别及其影响程度的定量评价。以银川平原为例,在进行银川平原承压水反向地球化学反应路径模拟的基础上,识别出影响区内深层地下水碳酸演化的主要作用并进行深层地下水¹⁴C年龄的校正。研究认为,控制银川平原深层地下水化学演化的主要反应路径为碳酸盐矿物的沉淀和长石、角闪石、石膏等矿物的溶解以及Ca-Na离子交换。地下水流路径上所发生的水文地球化学反应对路径上¹⁴C的浓度变化影响较小。地下水¹⁴C年龄校正结果表明,除补给区和承压水水位漏斗区外,银川平原承压水年龄均在2 000 a以上,属“古水”,天然条件下径流缓慢、地下水更新速度小。在承压水水位漏斗区外,沿地下水流方向,地下水年龄逐渐增大;而在承压水集中开采区,承压水的年龄明显小于路径上游地下水,潜水与承压水之间的垂向水力联系比较密切。     

Dating groundwater in the Bohemian Cretaceous Basin: Understanding tracer variations in the subsurface

The northern section of the Bohemian Cretaceous Basin has been the site of intensive U exploitation with harmful impacts on groundwater quality. The understanding of groundwater flow and age distribution is crucial for the prediction of the future dispersion and impact of the contamination. State of the art tracer methods (³H, ³He, ⁴He, ⁸⁵Kr, ³⁹Ar and ¹⁴C) were, therefore, used to obtain insights to ageing and mixing processes of groundwater along a north–south flow line in the centre of the two most important aquifers of Cenomanian and middle Turonian age. Dating of groundwater is particularly complex in this area as: (i) groundwater in the Cenomanian aquifer is locally affected by fluxes of geogenic and biogenic gases (e.g. CO₂, CH₄, He) and by fossil brines in basement rocks rich in Cl and SO₄; (ii) a thick unsaturated zone overlays the Turonian aquifer; (iii) a periglacial climate and permafrost conditions prevailed during the Last Glacial Maximum (LGM), and iv) the wells are mostly screened over large depth intervals.Large disagreements in ⁸⁵Kr and ³H/³He ages indicate that processes other than ageing have affected the tracer data in the Turonian aquifer. Mixing with older waters (>50 a) was confirmed by ³⁹Ar activities. An inverse modelling approach, which included time lags for tracer transport throughout the unsaturated zone and degassing of ³He, was used to estimate the age of groundwater. Best fits between model and field results were obtained for mean residence times varying from modern up to a few hundred years. The presence of modern water in this aquifer is correlated with the occurrence of elevated pollution (e.g. nitrates).An increase of reactive geochemical indicators (e.g. Na) and radiogenic ⁴He, and a decrease in ¹⁴C along the flow direction confirmed groundwater ageing in the deeper confined Cenomanian aquifer. Radiocarbon ages varied from a few hundred years to more than 20 ka. Initial ¹⁴C activity for radiocarbon dating was calibrated by means of ³⁹Ar measurements. The ¹⁴C age of a sample recharged during the LGM was further confirmed by depleted stable isotope signatures and near freezing point noble gas temperature. Radiogenic ⁴He accumulated in groundwater with concentrations increasing linearly with ¹⁴C ages. This enabled the use of ⁴He to validate the dating range of ¹⁴C and extend it to other parts of this aquifer. In the proximity of faults, ³⁹Ar in excess of modern concentrations and ¹⁴C dead CO₂ sources, elevated ³He/⁴He ratios and volcanic activity in Oligocene to Quaternary demonstrate the influence of gas of deeper origin and impeded the application of ⁴He, ³⁹Ar and ¹⁴C for groundwater dating.     

滹滏平原地下水系统脆弱性最佳地下水水位埋深探讨

笔者以滹滏平原为研究区, 采用统计分析的方法, 分析了地下水防污性与地下水资源脆弱性随地下水位埋深之间的变化关系。结果表明, 当地下水位埋深增大时, 地下水防污性增强的地区, 地下水资源脆弱性也增高;通过二者之间变化关系, 认为受地下水位埋深制约及地下水位埋深对二者的不同影响, 存在使地下水系统脆弱性最佳的地下水位埋深区间;通过地下水位埋深对地下水防污性与地下水资源脆弱性影响及其制约关系, 确定滹滏平原淡水区和咸水区地下水系统脆弱性最佳地下水位埋深分别为27~30 m和15~19 m。     

Carbon-14 age and chemical evolution of Ca(HCO3)2-type groundwater of age less than 8,000 years in a confined sandy and muddy Pleistocene aquifer, Japan

The Pleistocene Kimitsu aquifer was selected for examination of the relationship between groundwater age and chemical evolution of Ca(HCO₃)₂-type groundwater. For the most part, the aquifer is confined and composed mainly of quartz and feldspar with a small amount of calcite. The groundwater ages calculated by ¹⁴C were adjusted by using a carbon mass-balance method and corrected for effects of ¹⁴C diffusion. Groundwater ages in the Kimitsu aquifer vary from modern (upgradient) to approximately 2,400 years at 4.4 km from the edge of the recharge area. The ¹⁴C age was verified by groundwater velocity calculated from the hydraulic gradient and hydraulic conductivity. The confined groundwater evolved to Ca(HCO₃)₂-type around 50 years after recharge and this has been maintained for more than 8,300 years due to low chemical reactivity, derived from equilibrium with calcite, kaolinite and Ca-montmorillonite. In addition, high pH prevents the dissolution of Fe and Mn. Consequently, the rate of increase in electrical conductivity ranges from 10 to 30 μS/cm per 1,000 years. On the other hand, leakage from the deep region, which is recognized from high Cl^– levels, causes remarkable increases in CH₄ and HCO₃ ^– concentrations, resulting in an apparent sulfidic zone at 500-m depth in most downgradient regions.