Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
* Возраст воды — условное понятие. Под ним обычно понимают промежуток времени между началом поступления воды в горную породу и моментом наблюдения.
39
водах при его образовании под действием космических лучей находится в пределах нескольких (5—10) тритиевых единиц. В результате испытаний термоядерных устройств в атмосфере содержание T в осадках Северного полушария увеличилось в 1000 раз, поэтому подземные воды, поступившие в водоносные горизонты после 1954 г., и особенно после 1963 г., обнаруживаются достаточно легко по уровню содержания в них Т, который значительно выше, чем в водах, поступивших до начала термоядерных испытаний.
Радиоуглеродный метод датирования подземных вод аналогичен тритиевому. Благодаря большому периоду полураспада 14C по сравнению с Т, этот метод дает возможность определять возраст воды до 30 тыс, лет (по T до 50 лет). Однако серьезным недостатком этого метода является то, что 14C входит в состав не молекул воды, а растворенных в ней компонентов .(солей, газов, органических веществ), которые непрерывно поступают в воду в разное время в результате различных процессов и разбавляют воду нерадиоактивным углеродом.
Радиоактивный изотоп кремния 32Si можно использовать для определения возраста подземных вод до 3 тыс. лет, изотоп хлора 36Cl—до 1,5 млн лет, но применение этих изотопов пока еще связано с трудностями методического характера.
Радиоактивные изотопы радиогенного происхождения изучены в меньшей степени, чем стабильные и радиоактивные космогениые изотопы. Известно более 20 дол-гоживущих (период полураспада л-108-17 лет) радиоактивных изотопов радиогенного происхождения, но практическое применение нашли только 40K, 87Rb, 228Th, 232Th, 235U, 238U, 226Ra, 228Ra и некоторые другие. Обогащение ими природных вод управляется, с одной стороны, законами ядерного распада, а с другой — изотопным обменом между твердой и жидкой фазами. Изотопы 238U и 234U, их соотношение помогают в решении ряда геологических и гидрогеологических задач. Величина 234TJ/238TJ контролируется составом водовмещающих пород, геохимической обстановкой, активностью водообмена. В водах различных обста-новок она заметно отличается. Например, разные значения 234TJ/238TJ наблюдаются в водах различного происхождения: речные воды 1,25; грунтовые воды 1,5—2; глубокие воды тектонических разломов 3—10. Величину избытка 234U над 238U можно применять для идентификации вод разломов. Эффект увеличения значения 234TJ/238TJ з периоды, предшествующие землетрясениям, позволяет использовать эту величину (наряду с содержанием радона, гелия и др.) для их прогнозирования.
Природные изотопы радия и радона имеют небольшую продолжительность жизни и распространены в подземных водах незначительно. Тем не менее они являются надежной естественной меткой при различных исследованиях, связанных с иденти-
40
фикацией областей питания, искусственным восполнением запасов подземных вод и др. (изотопы 222Rn, 224Ra, 226Ra, 228Ra).
Для выявления природы радиогидрогеологических аномалий перспективно использование величин долгоживущих изотопов 230TlV234Th, которые в подземных водах обычно изменяются от .<1 до 4,5, а в водах урановых месторождений всегда >5, достигая 100.
В последние годы все шире используются изотопы гелия (3He и 4He), так как величина их отношения различна в водах разного происхождения. Так, воды, содержащие первичный (космический) гелий, характеризуются величиной 3He/4He?^ 10"4, а воды с радиогенном гелием, образующимся при распаде U и Th, имеют величину 3Не/4Не«10~8. Помимо указанных отношений для решения различных задач используются также отношения следующих генетически связанных пар изотопов: 226RaZ222Rn, Т/3Не, 90SrZ90Y, 226Ra/238U, а также равновесия в цепочке22^п— 214Pb-214BL
В практике гидрогеологических исследований все шире находят применение естественные и искусственные радиоизотопы-индикаторы (метки): 3^S, 131Y, 36Cl, 22Ne, 45Ca, 32P, 7Be, 134Cs, 133Ba, Т, 14C, 87Sr, 90Sr, 144Ce, 24Na, 51Cr, 82Br, 60Co1 232U. Методика их использования в комплексе с другими методами изложена в соответствующей научно-методической литературе.
В связи с охраной природной среды, особенно в последние годы, проводятся исследования-по изучению техногенных радионуклидов в различных природных объектах, в том числе и природных водах (60Co, 90Sr, 131Y, 137Cs, 144Ce, 33P, 210Pb и др.).
1.3. ТЕРМОБАРИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОСФЕРЫ
Температура и давление, существующие в подземной гидросфере, имеют важное значение для формирования вещественного состава подземных вод.
1.3.1. Температурный режим подземных вод
В подземной гидросфере воды имеют очень широкий диапазон температур — от отрицательных до весьма высоких. Например, в классификацию Н. И. Толстихина входят четыре группы минеральных вод: I — отрицательнотемпературные воды, от 0 до —360C (криопэги— всегда соленые или рассолы), II — положи-тельнотемпературные воды, от 0 до +1000C (пэги и термы),. III — сверхгорячие или перегретые от +100 до +7000C (супертермы) и IV — горячие пары, более 7000C (вапортермы). Температура свыше 10000C характерна для вапортерм магматических очагов. Максимальные отрицательные температуры грунтовых вод (—140C) известны на м. Нордвик (Антарктида), а максимальные положительные ( + 36O0C) —в районе оз. Сол-тон-Си на глубине 2469 м (Калифорния, США).
