Изотопы в гидрогеологии Изотопы в гидрогеологии Данная презентация позволяет ознакомится с основными аспектами изучения изотопных методов.

Естественные изотопы в настоящее время широко используются при различных видах гидрогеологических исследований, в том числе и разведке месторождений подземных вод. Развитие методов анализа изотопного состава подземных вод и способов интерпретации изотопных данных позволило успешно применять изотопные методы при решении конкретных научных и прикладных задач, связанных с изучением условий формирования месторождений подземных вод.

Сущность изотопных методов заключается в том. Что в результате физико- химических процессов и ядерных превращений изотопный состав элементов воды и растворенных в ней веществ приобретает характерные «изотопные метки», позволяющие прослеживать динамику и эволюцию водных масс различных звеньев гидросферы во времени и пространстве.

Все естественные изотопы, используемые в гидрогеологии, можно разделить на две главные группы: - изотопы, входящие непосредственно в состав водных молекул; - изотопы растворенных веществ. В свою очередь внутри этих двух групп выделяют следующие подгруппы (группы второго порядка): - стабильные изотопы, существующие на Земле в постоянных количествах с момента образования нашей планеты как космического тела; - радиоактивные изотопы, количество которых уменьшается за счет их радиоактивного распада

Вторая подгруппа изотопов в свою очередь подразделяются на две главные группы третьего порядка: - природные долгоживущие радиоактивные изотопы, существующие на Земле с момента ее образования (сюда также входят радиоактивные продукты распада этих изотопов); - природные радиоактивные изотопы, образующиеся на Земле в результате взаимодействия космических лучей с атмосферой, гидросферой и литосферой.

Эти изотопы претерпевают радиоактивный распад, однако их общее равновесное количество на Земле остается примерно постоянным во времени, так как их убыль скомпенсирована процессами образования (кинетическое равновесие). Последние изотопы принято называть «космогенными», подчеркивая тем самым их связь с космическими лучами. Кроме перечисленных групп, в настоящее время можно также выделить подгруппу техногенных радиоактивных изотопов, образование которых связано с деятельностью человека. В таблице 1 приведены основные изотопы, используемые при гидрогеологических исследований.

Таблица 1

Таблица 2 (продолжение)

Обобщение опыта использования изотопных методов на стадии среднемасштабной съемки, накопленного при проведении производственных работ, позволяет сделать выводы об их перспективности при решении следующих гидрогеологических задач: - определение взаимосвязи поверхностных, грунтовых и пластовых вод; - характеристика режима подземных вод; - оценка естественных ресурсов подземных вод; - приближенная оценка прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод, оконтуривание площадей, перспективных для постановки поисковоразведочных работ; - выяснение общих условий и закономерностей формирования подземных вод.

Эти задачи сформулированы в качестве основных при проведении среднемасштабной групповой гидрогеологической съемки. Кроме этого, изотопные методы на стадии съемочных работ позволяет количественно оценивать питание грунтовых вод через зону аэрации, определять время водообмена в водоносных горизонтах и комплексах, устанавливать высотную (орографическую) приуроченность областей питания, прогнозировать защищенность подземных вод от воздействия антропогенных загрязнений, проводить палеогидрогеологические реконструкции. Развитие техники измерений, внедрение в практику работ акселераторной масс-спектрометрии (АМS), позволит широко применять изотопные методы при гидрогеологической съемке различного масштаба для построения, например, гидрогеологических карт, на которых будут оконтуриваться участки изучаемых водоносных горизонтов с различным временем водообмена.

При разведочных работах изотопные методы могут быть, в частности, использованы при региональной оценке формирования естественных ресурсов подземных вод. В этом случае изотопные методы удовлетворяют главному требованию этой стадии разведки, на которой необходимо применять такие методы, которые, с одной стороны, не требуют специальных дорогостоящих разведочных и опытных работ, а с другой - позволяют получить результаты с достаточной для практических целей точностью. Кроме этого, естественные стабильные и радиоактивные изотопы успешно могут быть использованы при определении составляющих эксплуатационных запасов подземных вод, прогнозировании качества подземных вод, планировании мероприятий по их охране от загрязнений при эксплуатации и уточнении региональной оценки эксплуатационных ресурсов подземных вод. При решении задач шахтной гидрогеологии по изотопным данным удается расчленять водопритоки в горные выработки и делать прогнозы об их временной изменчивости.

При мелиоративных гидрогеологических исследованиях естественные изотопы могут быть использованы при изучении источников засоления почв, эффективности работы дренажных систем, фильтрации воды из каналов и водохранилищ, а также оценке доли возвратных вод, поступающих в грунтовые водоносные горизонты. Интерпретация изотопной информации должна проводиться с учетом гидрогеологической обстановки, а также гидродинамических и гидрогеохимических данных. Необходимо отметить, что изотопные методы позволяют раскрыть широкий круг задач, решение которых практически невозможно классическими гидрогеологическими способами.