地下水年齡
正文
地下水在含水體中貯留的時間。地下水年齡和地下水的形成密切相關。有三種基本情況：①沉積成因的古封存水,即地下水和含水岩層同時形成,未經水交替而一直保存至今的同生水。②封閉型水文地質構造中的古溶濾水和古混合水。含水層沉積以後，其中的同生水被當時的滲入水部分或全部替換，後期又為新的沉積物覆蓋封閉，地下水形成的時間晚於含水地層的沉積年代。③參與現代水文循環的潛水和承壓水。研究和查明地下水年齡對於地下水循環和再生過程、地下水污染速度、地殼內水化學成分分帶性、水的成因類型和水資源評價，以及油氣田、鹽類和金屬礦床等方面無論在理論研究上，或者在實際套用上均具有重要意義。
確定地下水年齡的方法可歸併為水動力學法和水化學法兩類，但用得較多的是水化學法。
水動力學法 是以地下水運動和地下徑流形成規律為基礎，研究含水層（組）的地質、水文地質結構、滲透性、靜水壓力、流動速度和方向，補給區和排泄區的分布和規模等，計算出含水層（組）中地下水的儲存量、補給量，以及水交替強度等，從而評價地下水年齡。
水化學法 是以岩石內長壽命的同位素經衰變後形成的新物質在地下水中的數量來判斷地下水所經歷的時間，來確定地下水年齡，或以宇宙成因的短壽命同位素隨大氣降水滲入地下，經衰變後減少的數量判斷地下水所經歷的時間來確定地下水年齡。水化學法實質上為放射性同位素法。用得較多的有氦法、氦氬法、氬法以及氚法、碳－14法等，前三種方法使用的組分均為惰性氣體,故又可稱為惰性氣體法。不同形成條件的地下水,測定年齡的方法不同。
惰性氣體法測定的年齡較長，適用於測定古封存水和深層地下水的年齡。氦法的理論依據是：氦是由放射性元素鈾、釷衰變而成的，氦在水中的聚集速度是常數，其聚集量與時間成正比，在採用岩石放射性鈾、釷平均含量、氦從岩石向水中的逸出係數和在水中的擴散損失係數等參數基礎上建立了水年齡的氦法計算公式。後來又將氦法發展為氦氬法和氬法。由於不同學者在選擇基本參數時採用了不同的數值，故用同一氦、氬測量值計算得出的水年齡值是不同的。惰性氣體法的缺點不僅在於基本參數的選擇存在很大的主觀性，而且在地質發展歷史過程中水文地質動力系統的變化可引起氦、氬比值的變化，從而導致計算出的水年齡失真。
氚 (3H)法僅能確定50年以內的水年齡。3H半衰期值為12.26年,衰變時放出β射線並變為穩定同位素3He，量度單位為TU（相當於1018個氫原子中含有一個氚原子,亦相當於1升水中每分鐘有7.2次蛻變）。將地下水中 3H的測量值與大氣降水中的 3H含量（以1954年以前氚的平均含量為標準，即等於5～10TU）比較確定年齡,若地下水中氚含量小於5～10TU,則水是1954年前形成的；若大於5～10TU,則水是1954年後形成的。因1954年後的核爆炸使大氣層中氚含量猛增，1962年增高到6000TU，1963年後緩慢地下降，目前仍保持在100～200TU之間。
碳－14法是根據地下水中含碳物質（如碳酸鹽離子、二氧化碳和烴類氣體等）中14C的減少程度來計算地下水年齡。14C的半衰期為5760年，碳－14法能測定的最大年齡約為4～5萬年，由於14C以組分形式存在於水中，水與圍岩、水中組分之間均要發生置換、吸收、沉澱等作用，均能使14C損耗，以致計算的水年齡值與水的實際年齡值產生偏差。
現正在探索試用的還有 10Be、36CI、32Si、85Kr等測定地下水年齡的方法。
水化學法測定的地下水年齡具有一定的相對性和平均性，並非水的真實年齡。使用不同方法計算出的水年齡值不一定是相同的，而且與水的真實年齡總會存在偏差，有時甚至會得出錯誤的結論。因此，水化學法測定地下水年齡的研究，目前仍處於探索和發展的階段。
