水文地質(zhì)勘查中的新技術(shù)方法介紹PPT40頁(yè)

1、7.1 同位素技術(shù)在水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用同位素技術(shù)在水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用7.2 核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用7.3 測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用第七章第七章 水文地質(zhì)勘查中的新技術(shù)方法水文地質(zhì)勘查中的新技術(shù)方法n 同位素的基本概念n 同位素的分餾理論n 氫氧穩(wěn)定同位素示蹤水文循環(huán)的理論n 地下水測(cè)年技術(shù)及應(yīng)用7.1 同位素技術(shù)在水文地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用同位素技術(shù)在水文地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用1. 同位素的基本概念 同位素：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子成為同位素。Isotope: same element, different number

2、s of neutrons盧瑟福提出的關(guān)于原子的太陽(yáng)系模型1H、2H、3H12C、13C、14C穩(wěn)定同位素穩(wěn)定同位素 + 放射性同位素放射性同位素例如氫元素有例如氫元素有3種同位素：種同位素： 氕（氕（1H）其核由其核由1個(gè)質(zhì)子組成，原子質(zhì)量為個(gè)質(zhì)子組成，原子質(zhì)量為1.672610-24g； 氘（氘（2H）其核由其核由1個(gè)質(zhì)子和個(gè)質(zhì)子和1個(gè)中子組成，原子質(zhì)量為個(gè)中子組成，原子質(zhì)量為3.343910-24g； 氚（氚（3H）其核由其核由1個(gè)質(zhì)子和個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成，原子質(zhì)量為個(gè)中子組成，原子質(zhì)量為4.99110-24g。 穩(wěn)定同位素穩(wěn)定同位素 1）水的組成）水的組成D和和18O是水文學(xué)上有著重

3、要意義的穩(wěn)定同是水文學(xué)上有著重要意義的穩(wěn)定同位素，由氫和氧組成位素，由氫和氧組成9中不同同位素組合的水分子中，最有中不同同位素組合的水分子中，最有意義的是意義的是H216O、HDO、H217O和和H218O 4種。種。 2）C13可以示蹤碳的來(lái)源及一大批有機(jī)物和無(wú)機(jī)物之間可以示蹤碳的來(lái)源及一大批有機(jī)物和無(wú)機(jī)物之間的相互作用。的相互作用。 主要的穩(wěn)定同位素及基本情況表主要的穩(wěn)定同位素及基本情況表放射性同位素放射性同位素在水文地質(zhì)學(xué)中最常用的放射性同位素是氚和在水文地質(zhì)學(xué)中最常用的放射性同位素是氚和14C。 1）氚：氚（）氚：氚（3H）是一種半衰期的氫同位素。）是一種半衰期的氫同位素。3H含量增高

4、含量增高有兩個(gè)因素產(chǎn)生，一是在平流層中宇宙射線作用于有兩個(gè)因素產(chǎn)生，一是在平流層中宇宙射線作用于14N產(chǎn)生產(chǎn)生少量的氚；另外少量的氚；另外1952年后的年后的20年間大氣層中氫彈試驗(yàn)。無(wú)論年間大氣層中氫彈試驗(yàn)。無(wú)論是天然或人工產(chǎn)生的氚通過(guò)降水進(jìn)入到水循環(huán)中。它在地下是天然或人工產(chǎn)生的氚通過(guò)降水進(jìn)入到水循環(huán)中。它在地下水中的存在提供了地下水的補(bǔ)給作用很有力證據(jù)。水中的存在提供了地下水的補(bǔ)給作用很有力證據(jù)。 放射性同位素放射性同位素 2）14C: 14C的半衰期為的半衰期為5730年。因此常用于考古和晚第年。因此常用于考古和晚第四紀(jì)年代學(xué)的研究，在水文地質(zhì)學(xué)也廣泛用于地下水年齡的四紀(jì)年代學(xué)的研究，

5、在水文地質(zhì)學(xué)也廣泛用于地下水年齡的測(cè)定。用放射性碳進(jìn)行地下水年齡的測(cè)定，不能用水分子本測(cè)定。用放射性碳進(jìn)行地下水年齡的測(cè)定，不能用水分子本身做，而要溶于水中的無(wú)機(jī)碳（身做，而要溶于水中的無(wú)機(jī)碳（DIC）或有機(jī)碳（）或有機(jī)碳（DOC）這）這兩種形式兩種形式14CO2從大氣圈進(jìn)入地下水需要通過(guò)土壤層。如果從大氣圈進(jìn)入地下水需要通過(guò)土壤層。如果經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間初始放射性強(qiáng)度有可觀的衰減，則可用來(lái)經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間初始放射性強(qiáng)度有可觀的衰減，則可用來(lái)對(duì)地下水年齡進(jìn)行測(cè)定。對(duì)地下水年齡進(jìn)行測(cè)定。2、同位素的分餾理論、同位素的分餾理論2、同位素的分餾理論、同位素的分餾理論2、同位素的分餾理論、同位素的分餾理

6、論3. .氫氧穩(wěn)定同位素示蹤水文循環(huán)的理論氫氧穩(wěn)定同位素示蹤水文循環(huán)的理論巴丹吉林沙漠：沙丘與湖泊的交相輝映巴丹吉林沙漠地下水與湖泊群的補(bǔ)給來(lái)源？Chen JS et al. Water resources: Groundwater maintains dune landscape. Nature, 2004, 432: 459-460.地下水的成因；地下水的成因；地下熱水的成因；地下熱水的成因；鹵水的成因；鹵水的成因；植物的水分來(lái)源；植物的水分來(lái)源；地表水與地下水的相互作用；地表水與地下水的相互作用；水巖相互作用；水巖相互作用；不同水體的混合作用；不同水體的混合作用；蒸發(fā)作用；蒸發(fā)作用；3

7、3、氫氧同位素在水文循環(huán)中的應(yīng)用、氫氧同位素在水文循環(huán)中的應(yīng)用來(lái)源與成因來(lái)源與成因演化機(jī)制演化機(jī)制氣候變化與環(huán)境演化海洋水海洋水大氣降水大氣降水江河水江河水湖泊水湖泊水地下水地下水穩(wěn)定氫氧同位素：“指紋”特征值大氣降水同位素組成的影響因素n 溫度效應(yīng)溫度效應(yīng)n 高度效應(yīng)高度效應(yīng)n 季節(jié)性效應(yīng)季節(jié)性效應(yīng)n 緯度效應(yīng)緯度效應(yīng)n 大陸效應(yīng)大陸效應(yīng)n 降雨量效應(yīng)降雨量效應(yīng)n 4、放射性同位素測(cè)定地下水年齡方法放射性同位素測(cè)定地下水年齡方法依靠放射性衰變存在的半衰期而測(cè)定地下水的年齡?；蛞杂钪娉梢虻亩虊勖凰仉S大氣降水滲入地下，經(jīng)衰變后減少的數(shù)量判斷地下水所經(jīng)歷的時(shí)間來(lái)確定地下水年齡；或以巖石內(nèi)長(zhǎng)壽命

8、的同位素經(jīng)衰變后形成的新物質(zhì)在地下水中的數(shù)量來(lái)判斷地下水所經(jīng)歷的時(shí)間，來(lái)確定地下水年齡。 可用來(lái)測(cè)定地下水年齡的環(huán)境同位素表可用來(lái)測(cè)定地下水年齡的環(huán)境同位素表7.2 核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用7.2 核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用7.2 核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用7.2 核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用7.2 核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用7.2 核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用7.2 核

9、磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用7.2 核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用7.2 核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用7.2 核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用7.2 核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用7.2 核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用7.2 核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用7.3 測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用 一、土壤測(cè)氡技術(shù)特點(diǎn)一、土壤測(cè)氡技術(shù)

10、特點(diǎn) 7.3 測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用二、土壤測(cè)氡技術(shù)原理二、土壤測(cè)氡技術(shù)原理7.3 測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用二、土壤測(cè)氡技術(shù)原理二、土壤測(cè)氡技術(shù)原理7.3 測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用三、三、深深圳圳的的應(yīng)應(yīng)用用實(shí)實(shí)例例7.3 測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用三、土壤測(cè)氡技術(shù)在深圳的應(yīng)用實(shí)例三、土壤測(cè)氡技術(shù)在深圳的應(yīng)用實(shí)例7.3 測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用 三、三、 土壤土壤 測(cè)氡測(cè)氡 技術(shù)技術(shù) 在深在深 圳的圳的 應(yīng)用應(yīng)用 實(shí)例實(shí)例7.3 測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用三、土壤測(cè)氡技術(shù)在深圳的應(yīng)用實(shí)例三、土壤測(cè)氡技術(shù)在深圳的應(yīng)用實(shí)例7.3 測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用測(cè)氡技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用三、三、土壤土壤測(cè)氡測(cè)氡