水文地质勘查中的新技术方法介绍PPT40页.ppt

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1、7.1 同位素技同位素技术术在水文地在水文地质质勘勘查查中的中的应应用用7.2 核磁共振技核磁共振技术术在地下水勘探中的在地下水勘探中的应应用用7.3 测氡测氡技技术术在水文地在水文地质质勘察中的勘察中的应应用用第七章第七章水文地质勘查中的新技术方法水文地质勘查中的新技术方法n 同位素的基本概念n 同位素的分馏理论n 氢氧稳定同位素示踪水文循环的理论n 地下水测年技术及应用7.1同位素技术在水文地质调查中的应用同位素技术在水文地质调查中的应用1.同位素的基本概念 同位素：质子数相同而中子数不同的原子成为同位素。Isotope:same element,different numbers of

2、neutrons卢瑟福提出的关于原子的太阳系模型1H、2H、3H12C、13C、14C稳定同位素稳定同位素+放射性同位素放射性同位素例如氢元素有例如氢元素有3种同位素：种同位素：氕（氕（1H）其核由其核由1个质子组成，原子质量为个质子组成，原子质量为1.672610-24g；氘（氘（2H）其核由其核由1个质子和个质子和1个中子组成，原子质量为个中子组成，原子质量为3.343910-24g；氚（氚（3H）其核由其核由1个质子和个质子和2个中子组成，原子质量为个中子组成，原子质量为4.99110-24g。稳定同位素稳定同位素 1）水的组成）水的组成D和和18O是水文学上有着重要意义的稳定同是水文学

3、上有着重要意义的稳定同位素，由氢和氧组成位素，由氢和氧组成9中不同同位素组合的水分子中，最有中不同同位素组合的水分子中，最有意义的是意义的是H216O、HDO、H217O和和H218O 4种。种。2）C13可以示踪碳的来源及一大批有机物和无机物之间可以示踪碳的来源及一大批有机物和无机物之间的相互作用。的相互作用。主要的稳定同位素及基本情况表主要的稳定同位素及基本情况表放射性同位素放射性同位素在水文地质学中最常用的放射性同位素是氚和在水文地质学中最常用的放射性同位素是氚和14C。1）氚：氚（）氚：氚（3H）是一种半衰期的氢同位素。）是一种半衰期的氢同位素。3H含量增高含量增高有两个因素产生，一是

4、在平流层中宇宙射线作用于有两个因素产生，一是在平流层中宇宙射线作用于14N产生产生少量的氚；另外少量的氚；另外1952年后的年后的20年间大气层中氢弹试验。无论年间大气层中氢弹试验。无论是天然或人工产生的氚通过降水进入到水循环中。它在地下是天然或人工产生的氚通过降水进入到水循环中。它在地下水中的存在提供了地下水的补给作用很有力证据。水中的存在提供了地下水的补给作用很有力证据。放射性同位素放射性同位素 2）14C:14C的半衰期为的半衰期为5730年。因此常用于考古和晚第年。因此常用于考古和晚第四纪年代学的研究，在水文地质学也广泛用于地下水年龄的四纪年代学的研究，在水文地质学也广泛用于地下水年龄

5、的测定。用放射性碳进行地下水年龄的测定，不能用水分子本测定。用放射性碳进行地下水年龄的测定，不能用水分子本身做，而要溶于水中的无机碳（身做，而要溶于水中的无机碳（DIC）或有机碳（）或有机碳（DOC）这）这两种形式两种形式14CO2从大气圈进入地下水需要通过土壤层。如果从大气圈进入地下水需要通过土壤层。如果经过足够长的时间初始放射性强度有可观的衰减，则可用来经过足够长的时间初始放射性强度有可观的衰减，则可用来对地下水年龄进行测定。对地下水年龄进行测定。2、同位素的分馏理论、同位素的分馏理论2、同位素的分馏理论、同位素的分馏理论2、同位素的分馏理论、同位素的分馏理论3.氢氧稳定同位素示踪水文循环

6、的理论氢氧稳定同位素示踪水文循环的理论巴丹吉林沙漠：沙丘与湖泊的交相辉映巴丹吉林沙漠地下水与湖泊群的补给来源？ChenJSetal.Waterresources:Groundwatermaintainsdunelandscape.Nature,2004,432:459-460.地下水的成因；地下水的成因；地下热水的成因；地下热水的成因；卤水的成因；卤水的成因；植物的水分来源；植物的水分来源；地表水与地下水的相互作用；地表水与地下水的相互作用；水岩相互作用；水岩相互作用；不同水体的混合作用；不同水体的混合作用；蒸发作用；蒸发作用；3 3、氢氧同位素在水文循环中的应用、氢氧同位素在水文循环中的应用

7、来源与成因来源与成因演化机制演化机制气候变化与环境演化海洋水海洋水大气降水大气降水江河水江河水湖泊水湖泊水地下水地下水稳定氢氧同位素：“指纹”特征值大气降水同位素组成的影响因素n温度效应温度效应n高度效应高度效应n季节性效应季节性效应n纬度效应纬度效应n大陆效应大陆效应n降雨量效应降雨量效应n4、放射性同位素测定地下水年龄方法放射性同位素测定地下水年龄方法依靠放射性衰变存在的半衰期而测定地下水的年龄。或以宇宙成因的短寿命同位素随大气降水渗入地下，经衰变后减少的数量判断地下水所经历的时间来确定地下水年龄；或以岩石内长寿命的同位素经衰变后形成的新物质在地下水中的数量来判断地下水所经历的时间，来确定

8、地下水年龄。可用来测定地下水年龄的环境同位素表可用来测定地下水年龄的环境同位素表7.2 核磁共振技术在地下水勘探中的应用核磁共振技术在地下水勘探中的应用7.2 核磁共振技术在地下水勘探中的应用核磁共振技术在地下水勘探中的应用7.2 核磁共振技术在地下水勘探中的应用核磁共振技术在地下水勘探中的应用7.2 核磁共振技术在地下水勘探中的应用核磁共振技术在地下水勘探中的应用7.2 核磁共振技术在地下水勘探中的应用核磁共振技术在地下水勘探中的应用7.2 核磁共振技术在地下水勘探中的应用核磁共振技术在地下水勘探中的应用7.2 核磁共振技术在地下水勘探中的应用核磁共振技术在地下水勘探中的应用7.2 核磁共振

9、技术在地下水勘探中的应用核磁共振技术在地下水勘探中的应用7.2 核磁共振技术在地下水勘探中的应用核磁共振技术在地下水勘探中的应用7.2 核磁共振技术在地下水勘探中的应用核磁共振技术在地下水勘探中的应用7.2 核磁共振技术在地下水勘探中的应用核磁共振技术在地下水勘探中的应用7.2 核磁共振技术在地下水勘探中的应用核磁共振技术在地下水勘探中的应用7.2 核磁共振技术在地下水勘探中的应用核磁共振技术在地下水勘探中的应用7.3 测氡技术在水文地质勘察中的应用测氡技术在水文地质勘察中的应用 一、土壤测氡技术特点一、土壤测氡技术特点 7.3 测氡技术在水文地质勘察中的应用测氡技术在水文地质勘察中的应用二、

10、土壤测氡技术原理二、土壤测氡技术原理7.3 测氡技术在水文地质勘察中的应用测氡技术在水文地质勘察中的应用二、土壤测氡技术原理二、土壤测氡技术原理7.3 测氡技术在水文地质勘察中的应用测氡技术在水文地质勘察中的应用三三、深深圳圳的的应应用用实实例例7.3 测氡技术在水文地质勘察中的应用测氡技术在水文地质勘察中的应用三、土壤测氡技术在深圳的应用实例三、土壤测氡技术在深圳的应用实例7.3 测氡技术在水文地质勘察中的应用测氡技术在水文地质勘察中的应用 三、三、土壤土壤 测氡测氡 技术技术 在深在深 圳的圳的 应用应用 实例实例7.3 测氡技术在水文地质勘察中的应用测氡技术在水文地质勘察中的应用三、土壤测氡技术在深圳的应用实例三、土壤测氡技术在深圳的应用实例7.3 测氡技术在水文地质勘察中的应用测氡技术在水文地质勘察中的应用三、三、土壤土壤测氡测氡技术技术在深在深圳的圳的应用应用实例实例7.3 测氡技术在水文地质勘察中的应用测氡技术在水文地质勘察中的应用三、土壤测氡技术在深圳的应用实例三、土壤测氡技术在深圳的应用实例 结论与讨论结论与讨论7.3 测氡技术在水文地质勘察中的应用测氡技术在水文地质勘察中的应用三、土壤测氡技术在深圳的应用实例三、土壤测氡技术在深圳的应用实例