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1、 1 4 C 同位素技术在豫北平原地下水资源调查评价方面的应用 赵云章 仝长水 吴继臣 苗晋祥 河南省地质调查院 郑州 4 5 0 0 0 7 摘 要 地下水中 1 4 C 的年代与 p m c 与大气中现代碳的百分含量之比 值的大小反映了地下水的补给 迳流 排泄的状况与循环条件 豫北平原地下水中的 1 4 C 的年代与 p m c 值反映出 引黄灌区主干渠 山前冲 洪积扇 近黄河地带为地下水强补给与径流带 地下水 1 4 C 年龄较小 地下水循环交替的快 在交接洼地 微咸水区 地下水位下降漏斗区 地下水流滞缓 地下水 1 4 C 年龄较大 地下水循环交替的慢 其它资料也 验证了此规律 关键词
2、 1 4 C 同位素 地下水 应用 1 引言 华北平原 河南部分 地下水调查评价是中国地质调查局下达的任务 为了完成该项任 务 查清地下水的补迳排条件 在该项目设计中部署了同位素分析样 5 0 件 工作区地处黄河冲积平原的上游 西北部为山前倾斜平原 工作区地下水主要赋存于第 四系多层交叠的各种砂及粉土的孔隙中 是一个形状复杂的含水地质体 在平面上可以分为 山前倾斜平原含水层系统与黄河冲积平原含水层系统 在垂向上可划分为浅层含水层系统与 深层含水层系统 从水文地质和同位素资料来看 各含水层系统之间有着密切的联系 样品采集严格按规程进行 对不符合要求的样品已进行了补样 分析单位为地质矿产部 环境地
3、质开放研究实验室 采样按不同水文地质 不同层位 地表水分别布置了样品 基本 控制了全区 2 1 4 C 同位素技术在豫北平原地下水资源调查评价方面的应用 2 1 利用 1 4 C资料圈定地下水补给区与强径流带 判断地下水循环交替的 快慢 工作区 1 4 C 3 H 的资料整理分析成果见图 1 图 2 从图上可知 浅层地下水从补给源 向下游 从山前到平原 从黄河向北 1 4 C年龄逐渐变大 p m c值逐渐变小 这种现象反映了 地下水的循环条件 同位素等值线与地下水等水位线非常吻合 第一 在人民胜利渠 武嘉 灌渠从上游到下游出现低年龄段水 p m c 值为 1 0 0 属现代碳 地下水等水位线图
4、呈外凸形 此区地下水力坡度大 为地下水补给与强迳流带 水循环交替快 第二 在山前冲洪积扇 近黄河地带地下水年龄较低 p m c 值为 8 0 至 9 0 水力坡度大 水循环交替快 第三 在交 赵云章 1 9 5 7 男 汉族 河南省获嘉人 教授级高级工程师 1 9 8 2年毕业于长春地质学院水工 系 地质工程硕士 长期从事水工环工作 接洼地 背河洼地的局部地段 山前的地下水从西北向东南流动 沿黄河地带的地下水由西 南向东北流动 两个方向上的地下水在此交汇 地下水 1 4 C 年龄较大 p m c 值小于 7 5 地下 水迳流滞缓 水循环交替慢 该区为咸水分布区 第四 在地下水水位下降漏斗的中心
5、地带 地下水 1 4 C 年龄较大 p m c 值小于 6 0 反映水循环交替较快 有部分深层水越流混合到浅层 水漏斗中 证明浅层地下水补给量远低于现状开采量 致使地下水位持续下降 第五 根据 以上证据 1 4 C 年龄 2 0 0 0 年 p m c 值小于 7 5 的区域为咸水区和地下水位下降漏斗区 在内黄 清丰与南乐地 下水位下降漏斗区 3 H 1 0 T U 也佐证了此种现象 第六 根据以上五条内容 利用 1 4 C 资料可 以判断地下水污染情况 划分地下水资源评价分区 判断各含水层之间的水力联系 2 2 利用 1 4 C 年龄划分浅层和深层含水层系统 同位素 1 4 C 年龄与地下水
6、体的取样深度的关系见图 2 1 地下水 1 4 C 年龄随着地层埋深 取样深度 增大而增大 p m c 值则逐渐变小 2 根据本次资料 豫北平原地下水埋深 1 5 0 m 1 4 C 年龄小于 3 0 0 0 年 p m c 值大 于 7 5 而大于 1 5 0 m 的地下水 年龄大于 5 0 0 0年 地层为 Q 1 Q 2 界面 从而说明 1 5 0 m左右 为一明显的分界面 本次以此界面划分为浅层含水层系统与深层含水层系统 3 地层 2 5 0 m 以深的地下水 1 4 C年龄均大于 1 0 0 0 0年 2 3 1 4 C年龄反映了水化学类型的类别 1 4 C 年龄与水化学类型关系见图
7、 1 9 分布于山前与近黄地带的地下水的上游区 地下 水强径流带 滑县西南的 C M 型水 1 4 C 年龄较小 p m c 值较大 而下游的 N M 型水 1 4 C 年龄 较大 p m c 值较小 在新乡市东部 H 型地下水切开了非 H 型水 在此地带地下水 1 4 C 年龄较小 p m c值 1 0 0 属现代碳 在交接洼地 延津北 内黄周围砂地区非 H 型水地下水 1 4 C 年龄较大 p m c 值较 小 3 H 小于 1 0 T U 在咸水区 浅层地下水 1 5 0 m 的 1 4 C 年龄 1 0 0 0 年 反映该区地下水中混合有部分 的 年龄大的水 也就是说 咸水区的形成是一
8、个长期的盐分积累的过程 地下水年龄比 较大 1 4 C 年龄与水化学类型的关系也间接地证明了地下水的补迳排特征 3 结论 3 1 1 4 C同位素数值的初始值不受纬度 地域的控制 在应用该资料时 干扰因素较 少 使用较简单 易于应用 3 2 地下水中 1 4 C 的大小是以其沉淀物中 1 4 C 的含量计算的 如沉淀物中混有地层的土 颗粒 1 4 C 值偏大 在使用时 应考虑地质情况及取样的情况进行校正 3 3 在应用 1 4 C 同位素技术时 应结合地下水位 水化学资料以及其它测试结果进行综 合分析 3 4 1 4 C同位素技术可用于判断地下水的补迳排条件 判断地下水的污染分析 判断 各种类型的地下水的水力联系 地下水资源评价的分区等 在以后的应用中 还会发现更多 的用处
