Bài viết trình bày khái niệm về đồng vị, các đại lượng và đơn vị đo; các mẫu chuẩn sử dụng trong Thủy văn đồng vị; chu trình tuần hoàn nước tự nhiên và đường nước khí tượng toàn cầu; xác định tuổi tuyệt đối bằng phương pháp Carbon 14... Mời các bạn cùng tham khảo bài viết để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu.
Trang 1Đ ỊA CHẤT T H U Ỷ V Ă N 473
Q = f(Hx,y,t) - Khi vận đ ộ n g k hôn g ổn định.
Q = f(Hx,y) - Khi vận đ ộ n g ổn định
M ột ví dụ v ể đ iểu kiện biên loại III đ ư ợ c thê hiện
trên hình 6 [H.6]:
Hình 5 Mặt thẻ hiện ranh giới tiếp xúc của tầng chứa nước
với các thề địa chất khác là điều kiện biên loại II a) Điều kiện
biên loại II với Q=f(t) b) Điều kiện biên loại II với Q=0
©
©
oại II với Q=f(t) b) Điêu kiện biên loại II với c
- - - -
o ’ o o ° o ' o ,
o • 0 0 * 0 0 0 o ;iMí
/ ĩ ì ) / /7 / / / / / / ì T f ỉ / ĩ ì ì / ì ì r n TI
Ị k o
Hình 6 Mặt cắt thể hiện mối quan hệ giữa 2 tầng chứa
nước tồn tại điều kiện biên loại III
Tại m ái của tần g chứa nước n gh iên cứu (tầng 2) xảy ra quá trình thâm xu yên qua lớp thâm nước yếu Tại đ ó tổn tại đ iểu kiện biên loại III.
K.0
m o
(40)
T rong đó: q - L un lư ợ n g thấm xu yên qua lớp thấm
n ư ớ c y ế u v ớ i b ề d à y mo và h ệ s ố thấm Ko.
Tài liệu tham khảo
Bouw er/ H., 1978 Groundvvater H ydrology McGrau?-Hilỉ Ko- gakusha, Ltd., 480 pgs., ISBN: 0-07-006715-5.
Fetter, c w , 2000 A p plied H ydrogeology, 4^ Edition Prentice Haỉỉ, 598 pgs ISBN: 0130882399.
Fitts, C.R (2002) Groundvvater Science Elsevier Science Ltd.,
450 pgs., ISBN: 0-12-257855-4.
Freeze/ R.A and Cherry, J.A (1979) Groundwater Prentice-Hall, Inc, 604 pgs., Englevvood Cliffs, Nevv Jersey, ISBN: 0-13-365312-9
Kruseman, G.p and de Ridđer, N.A (1994) Analysis and Evaluation o f Pum ping Test Data, Publication 47 Interna tional In stitu te for Land Reclamatiotĩ and ỉmprovement, 373 pgs.,
W ageningen/ The Netherlands, ISBN: 90-70754-207.
Schwartz, F w and Zliang, H., 2003 Fundamentals of Groundwa- ter John W iley & Sons, Inc., 592 pgs.,ISBN: 0^71-13785-5 Todd, D.K and Mays, L.WV 2005 Groundwater Hydrology, 3rd Edition, Ịohn W ileỵ & Sons 535 pgs Nevv York, ISBN: 0-471- 05937-4 (cloth)
Thủy văn đồng vị
Đặng Đức Nhận Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân.
(Viện Năng lượng nguyên từ Việt Nam).
Giới thiệu
T h ủy văn đ ổ n g vị (tiếng Anh: Isotope H yd rology;
tiến g N ga: I/l30T0nHaH ĨM4poyiorMíỉ) là lĩnh vự c khoa
h ọc thủ y văn sử d ụ n g đ ổ n g vị của các n g u y ê n tố
trong phân tử n ư ớc và trong m ột s ố k hoán g chất tan
trong nư ớc đ ể ước tính thời gian lưu trung bình (thòi
gian vận đ ộng) của tầng chứa nư ớc cũ n g n h ư đ ể
n gh iên cứu bản chât của nước dưới đất và sự vận
đ ộ n g của nước trong chu trình thủ y văn Kỹ thuật
đ ổ n g v ị trong thủy văn đư ợc áp d ụ n g có h iệu quả
p hụ c vụ chiến lược sử d ụ n g h ợp lý n g u ồ n tài
n g u y ê n nước, lập bản đ ổ các tầng chứa nư ớc dưới
đất, bảo tổn n g u ồ n cấp nước và kiếm soát ô nhiễm
Kỹ thuật thủy văn đ ồ n g vị thay th ế m ột phẩn hoặc
b ổ su n g thêm ch o các kỹ thuật truyền thốn g trong
các n g h iên cứu địa chất thủy văn, trong đ ó cẩn có s ố
liệu v ể lư ợn g m ưa, c h ế độ thủ y văn của sôn g, hổ
h o ặ c các n g u ồ n ch ứ a n ư ớc khác n h ư n g phải đ o quan trắc tron g k h o ả n g thời gian dài.
Khái niệm về đồng vị, các đại lượng và đơn vị đo
Đ ổ n g v ị là các h ạt nhân khác nhau của cù n g m ột
n g u y ê n t ố hóa học, tức là cù n g đ ứ n g ch u ng m ột ô tron g b ả n g H ệ th ố n g tuần h oàn các n g u y ê n tố của
M e n d e le e v n h ư n g khác nhau v ể s ố khối Theo m ẫu
m ô h ìn h g iọ t của N ie ls Bohr thì s ố khối A của hạt
n hân m ột n g u y ê n t ố là tống s ố proton và neutron S ố
p roton là s ố th ứ tự của n g u y ê n tố trong Bảng hệ
th ốn g tuần hoàn, s ố n eutron là h iệu s ố của s ố khối và
SỐ p roton N h ư vậ y , đ ổ n g vị là hạt nhân của cùng
m ột n g u y ê n tố n h ư n g có s ố neutron khác nhau Ví
d ụ, n g u y ê n tố h y d r o trong ô thứ nhất của bảng Hệ
Trang 2474 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHAT
thống tuân hoàn Mendeleev, tức là s ố proton trong hạt
nhân hydro: p = l, có ba loại hạt nhân g ọi là ba đ ổn g
vị là Proti, D euteri và Tri ti có s ố khối tư ơ n g ứ n g là 1,
2 và 3 và đư ợc ký h iệu là Ị H , "ịH và 1 H Đ ể đơn
giản, trong các ký h iệu đ ổ n g v ị thư ờn g không thể
hiện SỐ proton phía dưới mà chỉ giữ số khôi ở trên và
n hư vậy, đ ổ n g vị Proti, D eutri và Triti đ ư ợ c viết gọn
là 1H / 2H và 3H, hoặc H -l, H-2 và H-3 Các đ ổ n g vị
của h ydro chỉ khác nhau v ể s ố neutron trong hạt
nhân Proti k h ôn g có neutron trong hạt nhân, trong
khi đ ó hạt nhân của D euteri và Triti, tư ơng ứng, có 1
và 2 neutron.
Vì các đ ổn g vị chi khác nhau v ề s ố neutron nên
các tính chất hóa h ọc của các đ ổn g vị của m ột
n gu yên tố là hoàn toàn g iố n g nhau Sự khác biệt rõ
rệt nhât giữa các đ ồ n g v ị là tính chất hạt nhân và ở
m ức đ ộ thâp hơn là tính chât vật lý và hỏa lý như
nhiệt đ ộ sôi, nhiệt độ n ón g chảy, áp suâ't hơi bão hòa,
v.v Sự khác biệt v ề tính chất vật lý, hóa lý và hạt
nhân n h ư n g không khác v ề tính chất hóa h ọc làm
cho đ ổn g vị trở thành chỉ thị như "dâu vân tay"
trong các nghiên cứu liên quan đ ến quá trình vận
đ ộ n g của vật chât trong tự nhiên.
N ư ớ c có hai n hóm "dâu vân tay", đ ó là n hóm
các đ ổ n g v ị của h ydro và o x y trong p hân tử nư ớc
và n h óm các đ ổ n g v ị của các n g u y ê n tố trong m ột
s ố k h oán g chất tan trong nước O xy có ba đ ổ n g v ị
là 160 , 170 và lsO H yd ro cũ n g có ba đ ổ n g vị là Pro-
ti, D euteri và Triti n h ư đã trình bày ở trên T rong s ố
6 đ ồ n g vị của phân tử n ư ớ c chi có 5 đ ổ n g v ị đ ư ợ c
sử d ụ n g rộng rãi ch o các n g h iên cứ u T h ủy văn
đ ổ n g vị, đ ó là 1H / 2H, 3H , 160 và lsO Đ ổ n g vị 170 rất
ít sử d ụ n g Trong s ố 5 đ ổ n g v ị đ ư ợ c quan tâm của
phân tử n ư ớ c chỉ có 3H là đ ổ n g vị p h ó n g xạ, bốn
đ ổ n g v ị còn lại là đ ổ n g vị b ển Đ ổ n g v ị b ển là loại
đ ổ n g v ị mà hạt nhân của ch ú n g k h ôn g bị phân rã,
tức là k h ôn g bị m ất đi th eo thời gian N g ư ợ c lại,
đ ổ n g vị p h ó n g xạ bị mâ't đi th eo thời gian, chính
xác hơn là hạt nhân của đ ổ n g v ị này sẽ ch u y ên san g
hạt n hân của đ ổ n g v ị khác kèm theo b ứ c xạ có n ăng
lư ợ n g nhâ't đ ịnh Ví dụ, đ ổ n g v ị 3H p hân rã beta trừ
((3 ), đ ó là chùm đ iện tử đ ể ch u yển sa n g đ ổ n g v ị
H eli-3 (3H e) Đ iện tử từ phân rã P‘ của 3H có n ăng
lư ợ n g cực đại là 18,6keV (k ilo-electron V olt =
18,6.103 eV; le V = l,6 1 0 ’19 Joule) Phân rã hạt nhân
của đ ổ n g vị 3H đ ư ợ c m ô tả n h ư sau:
Tôc độ phân rà hạt nhân của m ột đ ổ n g vị p h ón g xạ
đ ư ợ c định nghĩa là:
d ị
Trong đ ó dN_ là tổc đ ộ phân rã cùa đ ổ n g vị
dt
p h ón g xạ có tống s ố hạt nhân là N với h ằng s ố phân
rã Ằ,, trong H ệ đ ơn vị đ o lư ờn g q u ốc t ế (SI) có đ ơ n vị
là "giây*1".
Tốc độ phân rã còn đư ợc gọi là hoạt đ ộ p h ón g xạ
A, có đơn vị là Becquerel, ký hiệu là Bq trong h ệ đ o n vị
đo lường SI.
IBq = 01 (một) phân rã trong m ột g iâ y ( g i â y 1) Trong h ệ đ o lư ờn g n goài SI, hoạt đ ộ p h ó n g xạ A
có đơn vị là Curie, ký hiệu là Ci.
lC i = 3,7.10ĩ0 Bq, tư ơng đ ư ơ n g với h oạt đ ộ p h ó n g
xạ của 1 gram Radi-226 p R a )
H oạt đ ộ của Tri ti trong n ư ớc đ ư ợ c tính b ằng đ ơ n
vị Triti (Tritium Ưnit, TU).
1TƯ = 01 hạt nhân 3H trong 1018 hạt n hân H yd ro
= 0,118 Bq/ L.
Giải p h ư ơ n g trình v i phân (2) theo thời gian, ta có
s ố hạt nhân hoặc h oạt đ ộ của đ ổ n g vị p h ó n g xạ tại
thời đ iểm đ o t b ấ t kỳ, "Nt" và "At":
và
Trong đó: Nin và Ain, tư ơ n g ứng, là s ố h ạt nhân
và h oạt đ ộ p h ó n g xạ tại thời đ iếm bắt đ ẩu chi có phân rã, tức là tại thời đ iểm t = 0 Ví d ụ , tại thời
đ iếm cây ch ết k h ô n g còn khả n ăn g q u a n g hợp, tức
là đ ồ n g v ị 14C tron g g ỗ k h ôn g còn trao đ ố i với 14C của CƠ2 k h ôn g khí và 14c trong g ỗ ch i có con
đ ư ờ n g d u y n hât là p hân rã M ột v í dụ k h ác là n ư ớ c
m ặt tại thời đ iếm xâm n hập vào tần g n ư ớ c d ư ới đât, 14c trong b icarbonat tan trong n ư ớ c m ặt sẽ
k h ôn g còn cơ hội trao đ ổ i đ ồ n g v ị vớ i 14c tron g C O2
khí q u y ể n lấp trong các lỗ trống của hạt đâ't và 14c chi còn con đ ư ờ n g d u y nhất là phân rã.
Phương trình (3) và (4) có lòi giải theo thời gian t,
tức là khoảng thời gian từ khi không còn n gu ổn bô sung đổng vị p hón g xạ đến thời điểm lây m âu nghiên cứu và được định nghĩa là tuổi cùa m ẫu vật n h ư sau.
/ = /U n ^ = - ^ - l n ^ = - ^ - l n ^ - (5 )
N , 0,693 N , 0,693 Aấ
Trong đ ó T1/2 là chu kỳ bán hủy của đ ổ n g vị phóng
xạ Chu kỳ bản hủy là khoảng thời gian đ ể s ố hạt nhân
hay hoạt độ p h ón g xạ chỉ còn lại m ột nửa so với s ố hạt nhân hoặc hoạt đ ộ p h ón g xạ ban đẩu Biểu thức (5) là
n gu yên lý của p h ư ơ n g pháp định tuổi p h ó n g xạ theo quy ước (conventional radiom etric dating) đư ợc áp
d ụ n g trong nhiều n ghiên cứu, trong đ ó có thủ y văn.
Tù biếu thức (5) nhận thây, đ ê có kết quà chính xác v ề tuổi của m âu vật cẩn phải đảm b ả o đ ộ chính xác cao các sô' liệu thực n gh iệm ỉà chu k ỳ bán hủy (T1/2), hoạt đ ộ p h ón g xạ tại thời đ iểm t=0 (Ao) và tại
thời đ iếm đ o (y4f) Thực t ế ch o thây khó có thê đạt độ chính xác cần thiết, thòa m ãn yêu cẩu của các n ghiên cứu ứ ng d ụ n g n ếu đ o trực tiếp hoạt độ, vì hoạt độ
Trang 3Đ ỊA CHẤT T H U Ỷ V Ă N 475
của các đ ổ n g v ị p h ón g xạ trong tự n hiên thường là
rất thâp Ví dụ, hoạt đ ộ của 14c , trong CƠ2 tan trong
nước mặt, tức là bicarbonat không lớn hơn 0,25 Bq/g
Carbon, h oặc của 3H tự n hiên trong nư ớc không lớn
hơn 0,6 Bq/L Với m ức hoạt đ ộ tuyệt đ ối trong m âu
thâp như vậy, h iệu suâ't đ ếm p h ón g xạ của các
phư ơn g pháp đ o hoạt đ ộ hiện hành n h ư nhâp nháy
lòng hoặc khối p hô gia tốc (C olon p A et a i, 1999)
vẫn là m ột đại lư ợn g khó xác đ ịnh chính xác ở nhiều
p h òn g thí n gh iệm và n h ư vậy, sai s ố trong định
lượng hoạt độ tuyệt đối sè rất lớn Đ ê giảm sai s ố của
ph ư ơ n g pháp đ ịnh tuổi truyền thống; p h ư ơ n g pháp
đo so sánh đ ư ợc sử d ụ n g Trong p h ư ơ n g pháp đ o so
sánh, thay v ì đo hoạt đ ộ tuyệt đối, đ o tỷ s ố hoạt độ
được sử dụng, tức là so sánh hoạt đ ộ của m âu với
hoạt đ ộ của mẫu chuẩn, trong cùng m ột đ iểu kiện
Mẩu chuấn là m ẫu mà hoạt đ ộ của đ ổn g v ị quan tâm
đã biết chính xác và d o m ột cơ quan quốc t ế có uy túi
chuấn bị N h ư vậy, hiệu suât ghi đo p hón g xạ không
cần quan tâm vì nó n h ư nhau đối với cả hai loại mâu.
T ỷ sô'hoạt độ đư ợ c định nghĩa là:
sample
sample
r e f
E Á sample
E A r e / c
6)
r e /
T rong đ ó £ là h iệu suất đ ếm p h ón g xạ, đ ó là tỷ s ố
giữ a tốc đ ộ đ ếm (C) m à thiết bị ghi nhận đ ư ợ c so với
h oạt đ ộ p h ón g xạ thực ( A ) của m ẫu, A r e f là hoạt độ
của m ẫu chuẵn.
V ới cách đ o so sánh, biếu thức (5) đư ợc viết lại
n h ư sau:
t = - ln —
0,693 a
( 7 )
T rong đ ó ao và at, theo đ ịnh nghĩa (biểu thức 6), là
các tý SỐ hoạt đ ộ của đ ổ n g v ị quan tâm tại hai thời
đ iểm t = 0 và thời đ iểm đo:
re/
C ọ
4 * C re,
Đ ịn h tuổi nư ớc dưới đất bằng p h ư ơ n g pháp 14C
h oặc 3H còn có n h ừ n g yếu tố bất đ ịnh đặc thù làm
tăng sai s ố của p hép phân tích Trong quá trình xâm
n h ập v à o tầng n ư ớc dưới đất, nư ớc m ặt cũng như
bicarbonat tan trong n ư ớc sẽ tham gia vào hai quá
trình là: 2) hòa tan k hoán g chất, v í d ụ calcit d o có
CO2 trong đới th oán g khí và 2) trao đổi đ ồ n g v ị với
các h ợ p châ't hữu cơ đất Cả hai quá trình hòa tan và
trao đ ối đ ổn g vị đ ểu làm ch o hoạt đ ộ của 14C và 3H
trong nước trước khi vào tẩng n ư ớc ngẩm , tức là làm
cho Ao (biếu thức 5) bị thay đổi M ức đ ộ thay đ ổi giá
trị Ao của 14c và 3H tùy thuộc vào n hiều yếu tố, trong
đ ó có kiến tạo địa tầng và đ iểu k iện khí hậu n hư n g
k h ô n g có quy l u ậ t Đ ộ bất đ ịnh rộng của giá trị Ao
d ẫn tới sai s ố lớn v ề "tuổi" tính theo p h ư ơ n g pháp
re/
c „
q uy ước (biểu thức 5) M ột s ố p h ư ơ n g pháp hiệu
chính giá trị Ao cẩn phải đư ợc áp d ụ n g đ ê giảm sai
s ố "tuồi" nư ớc dưới đất sẽ đư ợc trình bày trong phẩn hiệu chinh hoạt đ ộ p hón g xạ trong nước.
Đ ối với đ ồ n g vị bền, đại lượng hàm lư ợn g đ ư ợc
sừ d ụ n g đ ê biếu d iễn m ức ít hay n hiều của m ột đ ổn g
vị trong hỗn hợp các đ ồn g v ị của m ột n g u y ên tố Có
ba cách th ể hiện hàm lư ợn g các đ ổ n g vị Cách thứ nhât là m ức p hô biến tự nhiên (natural abundance)
Đ ây là phẩn hàm lư ợn g của đ ổ n g vị quan tâm so với tống SỐ hạt nhân của m ột n g u y ê n tố trong đ iều kiện
tự n hiên Ví dụ, m ức phô biến của D euteri (2H) và Proti (1H) trong khí h ydro tự nhiên, tư ơng ứng, là 0,00015 và 0,99985; M ức p h ố biến của 160 , 170 và lsO trong khí oxy tự nhiên, tương ứng, là 0,9976, 0,00038
và 0,00205; M ức p h ô biến của 12c và 13c trong carbon
tự nhiên, tương ứng, là 0,989 và 0,011 Có nghĩa là:
[2/ / ]
a = - = 0,000115
a =
]H] +[ 2H]
[>8Ơ]
= 0,99985
và
và
[16Ỡ H I7Ỡ M I8Ỡ]
[I6Ơ]
= 0,00205
a =
o ] + [ 17ỡ ] + [ ,8ỡ ]
[,3C]
= 0,9976
[ l2C ]+ [l2C]
[12C]
= 0,011
a =
-[ ,2C ]+ -[,3C] = 0,989
( 1 0 )
(11)
(1 2 )
Các ký hiệu a là chỉ m ức p h ô biến (abundance), các
ch ữ s ố bên trên phía tay trái ký h iệu a chỉ s ố khối của
đ ổ n g vị tư ơng ứ n g và dâu n goặc v u ô n g trong các
b iểu thức (10) đ ến (12) chi hàm lư ợn g tuyệt đối của các đ ổ n g v ị tương ứng tính bằng đ ơn v ị m ol Đ ơn vị của đại lư ợ n g m ứ c p h ô biến tự n hiên là phẩn trăm
m ole V í dụ: 2a = 0,00015 hay 2a = 0,015 % m ol, v v Cách th ế h iện thứ hai là tỳ sô' đổng vị, đ ó là tý số
giữa hàm lư ợn g đ ổ n g v ị nặng hơn so với đ ổn g vị nhẹ hơn và ký hiệu là R, không có đ ơn vị Ví dụ, trong Thủy văn đ ổ n g v ị 2R, 13R và 18R là các ký hiệu biểu thị
tỷ SỐ giửa hàm lư ợn g đ ổn g vị nặng là Deuteri, Carbon-13 và Oxy-18 so với hàm lư ợn g các đ ổ n g vị nhẹ tương ứ n g là Proti, Carbon 12 và O xy 16 Tức là:
= 1 ^ 1 = ^ ^ 0 , 0 0 0 1 5 [ '//] 0,99985
, 3 * ^ 0 ^ 1 1 = 0,0111 [ ,2C] 0,989
= ® = ^ = 0,002055 [16ỡ ] 0,9976
(13)
(14)
(15)
Mức phô biến a củng như tỳ s ố R của các đ ổng vị
nặng đểu rất nhó (có nhiều s ố 0 sau dấu phây) nên phép phân tích định lượng tuyệt đối hàm lượng đổng
Trang 4476 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHÁT
vị nặng thường có sai s ố lớn và không phải p h ò n g thí
nghiệm nào cũng có khả năng phân tích.
Đ ê đảm bảo đ ộ chính xác chấp nhận đ ư ợ c ch o các
n gh iên cứu ứng d ụ n g cũ n g n h ư các kết quả p hân
tích giừ a các p h òn g thí n gh iệm có thê so sán h đ ư ợ c
với nhau, tương tự n h ư trong phân tích h oạt đ ộ
p h ón g xạ, p hư ơn g pháp đ o so sánh với m âu ch u ẩn
trong củ n g đ iều kiện thí n gh iệm được sử d ụ n g
Trong trường h ợp này, các sai s ố phân tích sẽ đ ư ợ c
loại bỏ vì chúng n h ư nhau đ ôi với cả hai loại m âu
Trong kỹ thuật đ o so sánh, tỷ s ố đ ổ n g v ị đ ư ợ c thê
hiện bằng ký hiệu delta (ô) Đ ây là cách th ứ ba th ể
h iện hàm lượng đ ồ n g v ị và đ ư ợ c g ọi là thàn h p h ần
đ ổ n g vị Ký hiệu delta đối với đ ổ n g vị 2H, lsO và 13C
đ ư ợ c đ ịnh nghĩa là:
ổ 2H-.
ổ'*o =
£ ' t =
f 2 R 2 /?
sample n r e /
( 2 n sample
1 « n »8 D \
sample r e /
f 18 n sample
18 r>
K e / J
18 M
R re f
sample r e /
( 13 n sample
'X / J 13 R
K K re f
-1 1 0 0 0 ( % o )
1 0 0 0 ( % o )
1000(%0
(16)
(17)
(18)
Trong đó 2R sample, 18Rsample, 13Rsample là tỷ s ố đ ổ n g v ị
deuteri, oxy 18 và carbon 13 trong m ẫu p h ân tích;
2Rref, 18Rrcf, u R ref là tý s ố đ ổ n g v ị của các đ ổ n g v ị tư ơ n g
ứ ng, trong m ẫu chuẩn.
Giá trị £củ a m ẫu trong các b iểu thức (16), (17),
(18) có thê là d ư ơ n g và có thê là âm Khi s > 0: m âu
có thành phẩn đ ồ n g vị nặng giàu hơn so v ớ i m ẫu
chuấn, n gư ợc lại khi ổ< 0: thành phẩn đ ồ n g v ị n ặ n g
trong m ẫu n ghèo hơn so với trong m ẫu chuấn.
Lưu ý Vì các giá trị tuyệt đ ối của s là n h ỏ (có
nhiều s ố 0 sau dâu p hẩy) n ên ổ đ ư ợ c nhân vớ i 1000
và ký h iệu là %0, ch ứ k h ôn g k hôn g phải đ ơ n v ị của
£ là phần nghìn.
Các mẫu chuẩn sử dụng trong Thủy văn đồng vị
M ầu chuấn đầu tiên sử d ụ n g đ ế đ o so sán h h oạt
đ ộ 14c d o Cục các chât chuẩn quốc gia củ a M ỹ
(N ational Bureau o f Standards, NBS) nay là V iện Các
chất chuẩn và C ôn g n g h ệ quốc gia (N ation al Insti-
tute o f Standards and T ech n ologies, NIST) ch u ẩn bị
Đ ó là acid oxalic m ẻ đ ầu tiên (ox-1) H oạt đ ộ ch u ẩn
sử d ụ n g trong các p hép xác đ ịnh hoạt đ ộ tu y ệ t đ ố i
của m ẫu được đ ịnh nghĩa là có hoạt đ ộ 14C b ằ n g 95%
h oạt đ ộ I4C trong m ẫu chuẩn ox-1, đ iểu c h ế từ đ ư ờ n g
m ía trổng chính xác vào năm 1950 H oạt đ ộ 14c
chuẩn có giá trị là ì4A?e/ = ( 0 ,2 2 6 ± 0 ,0 0 1 ) B q /g c
H iện nay, do m ẫu ox-1 đã hết n ên NIST đã ch u ẩn bị
m ẫu chuẩn m ẻ 2, ox-2, có hoạt độ:
o x -2 : (1 ,2 7 3 6 ± 0 , 0 0 0 4 ) / C , (19)
Cả hai m ẫu ch u ẩn acid oxalic đ ểu có hoạt đ ộ 14C của n ăm 1950, tức là thời đ iếm chưa có n g u ồ n 14C nhân sin h v à đ ư ợ c g ọ i là hoạt đ ộ Carbon cận đại (M odern Carbon: M C) H oạt đ ộ 14c trong các m ẫu
n g h iên cứ u đ ư ợ c đ o so sánh với hoạt đ ộ C arbon cận đại và đ ư ợ c th ê h iện b ằng phẩn trăm Carbon cận đại
(p M C : p ercen t o f M o d e m Carbon).
Trên cơ sở các đ ịn h n ghĩa n êu trên, h oạt đ ộ tuyệt
đ ôi của 14C tron g m ẫu ch u ẩn tính theo ox-2 sẽ là: (20)
' a A° , = 0 ,7 4 5 9 h A° ox 2 =0,2 1 4 7Bq/gC
e' 1,2736
M ẩu ch u ấn ox -2 có giá trị â 3C= -25%0
M au ch u ẩn tron g p hân tích 3H cũng d o NIST cung cấp, đ ó là m ẫu NBS-SRM 4361 có hoạt đ ộ 3H là 11.100 TƯ tại thòi đ iếm ngày 3 tháng 9 năm 1978 và
m ẫu NBS-SRM 4926E có hoạt độ 5.1ữ3 Bq/g nước, hay 42.373 TU tại thời đ iểm ngày 3 tháng 9 năm 1998 Chất ch u ẩn tron g p hân tích tỷ s ố đ ổ n g vị b ền 13C, 2H và lsO, tư ơ n g ứ n g là loại calcit v ỏ sò đã hóa thạch
ở h ệ tần g P e e d e e tu ổ i Creta ở bang Bắc Carolina (M ỹ) và m ẫu n ư ớ c đ ại d ư ư n g trung bình d o P hòn g thí n g h iệ m T h ủ y văn đ ổ n g vị, Cơ quan N ăn g lư ợ n g
n g u y ê n tử q u ố c t ế ở Vierina, Á o chuấn bị v à cung cấp C ác m ẫu ch u ẩn n ày đ ư ợ c viết tắt, tương ứ n g là VPDB và VSMOYV T h eo định nghĩa thì thành phần
đ ổ n g v ị 13c , tứ c là giá trị £ 13c trong VPDB, Ổ2H và
£ lsO tron g VSMOVV đ ề u b ằng 0 Đ iểu đ ó có n gh ĩa là
giá trị ổ cùa tâ't cả các m ẫu phân tích carbon 13 trong
bicarbonat h a y bâ't k ỳ k h oán g vật nào chứa carbon
và giá trị £ c ủ a d eu teri và oxy 18 trong các m ẫu nước
đ ều p h ải đ ư ợ c ch u ẩn hóa so với VPDB và VSMOVV Trong các th ô n g b áo k ết quả thành phần đ ổ n g vị cẩn phải v iế t giá trị ố c ủ a m ẫu so với VPDB, cụ th ế là
£ 13c (so v ớ i V PDB) v à Ô2H (so với VSMOYV) v à ô180 (so vơi VSMOVV).
Bảng 1 tóm lư ợ c d anh m ụ c các chất chuấn sử
d ụ n g tron g p h ân tích thành phần đ ổ n g vị bển ứng
d ụ n g tron g các n g h iê n cứ u Đ ịa chât thủ y văn.
Chu trình tuần hoàn nước tự nhiên và đường nước khí tượng toàn cầu (đường Craig)
Đ ộ ấm tro n g k h ô n g khí trên Trái Đ ất g ồ m hai thành p h ẩn , đ ó là từ quá trình b ốc hơi m ặt th oán g
và quá trìn h th o á t h a i n ư ớ c qua lá g ọi c h u n g là quá trình b ố c th o á t h ơ i n ư ớ c (ET) T u y n hiên, cả hai loại ấm tro n g k h ô n g k h í đ ều có n g u ồ n gố c từ n ư ớ c biển H ìn h 1 [ H l] trìn h b à y m ô h ình thành phẩn
đ ổ n g v ị tro n g ch u trìn h n ư ớ c tự n h iên d o C raig và
G ord on (1967) k h ở i x ư ớ n g và đ ư ợ c Gat (1996) b ổ
su n g th ê m p h ầ n n ư ớ c tron g lụ c địa bao g ồ m cả E
và T củ a th ảm th ự c vật, b ăn g tan và n ư ớ c d ò n g
ch ảy b ể m ặt.
Trang 5Đ ỊA CHẤT T H U Ỷ V Ă N 477
Bảng 1. Danh mục các chất chuần (reíerence) và giá trị tỷ số đồng vị được tất cả các phòng thí nghiệm trên thế giới sử dụng trong nghiên cứu Địa chất thủy văn
N BS19-calcit 1,02591025 2 ,0 6 2 6 1 2 9 NIST Xác định <?’3C vả S 'B0
VPDB: Vienna Pee Dee Belemnite do Phòng Thủy văn đồng vị của IAEA, Vienna chuẩn bị
NBS 19-calcit: khoáng calcit do Cục các chất chuẩn nay là Viện Các chất chuẩn và Công nghệ quốc gia (NIST, Mỹ) chuẩn bị VSMOVV: Vienna Standard of Mean Ocean VVater, do Phòng Thủy văn đồng vị của IAEA, Vienna chuẩn bị
SLAP: Standard of Light Antarctic Precipitation (nước mưa thu góp được ở Nam cực), NIST chuần bị
Hình 1. Chu trinh tuần hoàn nước tự nhiên và mô hình thành
phần đồng vị của Craig vả Gordon được Gat bổ sung thêm
phần nước trong lục địa bao gồm giáng thủy lục địa, bàng tan
và bốc thoất hơi nước Giấ trị ô trên hình vẽ là ô18Ot số liệu
trọng ngoặc đơn là giá trị Ô2H Cả Ô10o và Ô2H đều thẻ hiện
bằng %0
N ư ớ c từ các đại d ư ơ n g nhận n ă n g lư ợ n g bức xạ
từ m ặt trời sẽ bốc hơi kèm th eo quá trình phân tách
đ ổ n g vị Phân tách đ ổ n g v ị là h iện tư ợ n g thành phần
đ ổ n g vị trong hai pha, ví dụ pha lỏ n g và pha hơi,
cù n g tổn tại ở trạng thái cân b ằn g có sự khác biệt Sự
khác biệt thành phẩn đ ổ n g v ị tron g quá trình chu yển
pha quyết đ ịn h bởi yếu tố n h iệt đ ộ n g h ọc và đ ộn g
học Yếu tố n hiệt đ ộ n g h ọc là d o đ ồ n g v ị n hẹ, theo
b iểu thức (27), có vận tốc ch u y ến đ ộ n g n h an h hơn so
vớ i đ ổ n g vị nặng.
V m
VSMOVV, vớ i ô lsO = -4 % 0 và = -2 2 % 0 [H l] Một
p hần đ á n g kê lư ợn g nước bốc hơi sẽ lại gián g thủy trở lại m ặt b iển v ì khi vận ch u yển lên cao nhiệt độ khí q u y ể n hạ thâp làm n gư n g tụ hơi nước Q uá trình
p hân tách đ ồ n g vị lại xảy ra và n ư ớc m ưa trên đại
d ư ơ n g sẽ có thành phẩn giàu đ ồ n g v ị nặng hơn (ô180 = -3%o, Ò2H = -14%o) so với hơi n ư ớc nhưng vẫn
n g h èo h ơ n so v ớ i nước biên (õ180 = +1%0, Ô2H = +6 % 0
[H l] Trên đ ư ờ n g vận chuyển từ ngoài khơi vào sâu trong đ ất liền nhiều lẩn hơi nước bị n gư n g tụ và gián g thủ y Cứ m ỗi lẩn mưa, thành phần đ ổn g v ị nặng lại sẽ bị n gh èo đi so với nước biến theo định luật bảo toàn vật chất và đây là các quá trình phân tách
đ ổ n g v ị xảy ra trong đ iểu kiện cân bằng pha Thành phẩn đ ồ n g vị n ặng của nước m ưa/giáng thủy trong lục địa đ ư ợ c tính theo m ô hình Relei (Rayleygh):
ổ = ỏ 0 + e U y \ n f (28)
T ron g đ ó So là thành phần đ ố n g vị nặng của nước
m ưa v e n bò; £l/vlà m ứ c phân tách đ ổ n g v ị nặng của pha lỏ n g (L) so với pha hơi (V); / là phần nước còn lại tron g pha hơi (trong m ây) sau khi đã m ưa.
Đ ố i v ớ i 180 và 2H m ức phân tách đ ổn g v ị 18£ l / v
đ ư ợ c tính b ằn g côn g thức:
£ u v = ( 2« - l ) 1 0 0 0 =
%
%
- 1 1000
1000
(29)
(30)
(27)
Trong đ ó V là vận tốc ch u y ên đ ộn g; k là hằng số;
T là nhiệt đ ộ tính bằng đ ộ K elvin (K) và tri là s ố khối.
Yếu tố đ ộ n g h ọc bô su n g thêm h iệu ứ n g phân
tách đ ổn g v ị và xảy ra trong trạng thái k h ôn g cân
bằng, ơ các v ù n g n hiệt đ ớ i hoặc k hô hạn, các giọt
n ư ớ c m ưa trên đ ư ờ n g giá n g th ủ y sẽ bị b ôc hơi bô
su n g làm thay đổi thành phẩn đ ồ n g v ị củ a nư ớc khi
tới mặt đất Q uá trình bốc hơi n à y xảy ra trong đ iểu
k iện không có cân bằng.
Thành phẩn đ ổ n g v ị oxy-18 (ô 180 ) củ a hơi nước
b ốc hơi từ đại d ư ơ n g sẽ n g h è o đi, so v ớ i m âu chuẩn
18a v à 2a đ ư ợ c gọi là hệ s ố phân tách đ ổ n g vị oxy-18 và deu teri trong quá trình b ốc hơi 2Rl, 2Rv, 18Rl, 18Rv là tỷ SỐ hàm lượng đ ổ n g v ị deutri trên hàm
lư ợ n g proti và hàm lượng oxy-18 trên hàm lượng oxy-16, tư ơ n g ứ ng, trong pha lỏn g (L) và pha hai (V) Sụ th ay đ ổi thành phẩn đ ổ n g v ị n ặng của nước
m ưa đã đ ư ợ c m ạng Q uan trắc n ư ớc m ưa toàn cầu (GNIP: G lobal N etw ork of Isotopes in Precipitation) của C ơ q u an N ă n g lư ợn g n g u y ên tử quốc t ế (IAEA)
và T ổ ch ứ c Khí tượng th ế giới (W MO) theo d õi từ năm 1960 Đ ến nay m ột s ố trạm đã d ừ n g hoạt đ ộ n g
n h ư n g p h ẩn lớn vân đang tiếp tục quan trắc và
th ôn g b á o kết quả ch o IAEA M ạng G N IP gồm hơn
1 0 0 trạm p hân b ố tương đối đ ổ n g đ ểu trên b ể mặt Trái Đâ't (n goài khơi, gần bờ, trong lục địa của cả
Trang 6478 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHÂT
Trái Đất) M ục đ ích quan trắc là thu thập s ố liệu v ề
sự b iến đổi thành phần đ ổ n g vị ÔlsO, Ô2H và hàm
lư ợn g 3H trong n ư ớc m ưa củ n g với các thôn g s ố khí
tượng liên quan trên phạm vi toàn cầu Các s ố liệu
thu đư ợc cho thấy có m ối tư ơng quan chặt chẽ giữa
biến đổi ô lsO và Ô2H trong nư ớc m ưa Đ ổ thị biếu
d iễn sự phụ thu ộc giữ a hai đại lượng ôlsO và S2!"! là
m ột đ ư ờ n g thẳng tuân theo m ô hình:
ổ 2 h = $ ổ '* o + \ o (31)
Đ ư ờ n g thẳng (31) đ ư ợc gọi là đ ư ờ n g nư ớc khí
tư ợng toàn cầu (GMYVL: G lo b a l M eteorological
YVater Line) v ì nó đ ú n g vớ i nư ớc mưa trên phạm v i
toàn cầu Trong m ột s ố tài liệu, đ ổ thị này còn đư ợc
gọi là đ ư ờ n g n ư ớc khí tượng Craig vì H arm on Craig
là n gư ờ i đầu tiên côn g b ố kết quả này trong tạp chí
Science năm 1961.
Các s ố liệu thu thập và tích lũy từ năm 1960 đ ến
n h ữ n g năm 1990 của m ạng G N IP ch o p h ép h iệu
chỉnh lại đ ư ờ n g nư ớc khí tượng toàn cầu n h ư sau.
ỏ 2H = 8,13 ( ± 0 ,0 7 ) £ " b + 1 1 ,2 7 (± 0 ,6 5 ) (32)
Đại lượng:
Gọi là m ức d ư đ ổn g vị deuteri (d-excess, d-ex) và
đặc trưng cho quá trình phân tách đ ổ n g v ị d o các
yếu tố đ ộ n g học.
Đ ộ dốc, tức là h ệ s ố g ó c của đ ư ờ n g tư ơ n g quan
giữ a ô 180 và Ô2H tron g n ư ớ c khí tư ợ n g thay đ ố i
p hụ thu ộc vào v ị trí địa lý trên Trái Đ ất Cả đ ộ d ốc
và d-ex của n ư ớ c khí tư ợ n g là các đại lư ợ n g có sự
đ ó n g g ó p của y ếu tố đ ộ n g h ọc là n hiệt độ, đ ộ ấm ,
tốc đ ộ g ió tại từ n g địa p h ư ơ n g N h iệt đ ộ cao, đ ộ
ấm thấp làm ch o quá trình b ốc hơi trội hơn quá
trình trao đ ố i (đ ổ n g vị) v ớ i pha lỏ n g và d o v ậ y giá
trị đ ộ d ố c và d-ex cao hơn, tư ơ n g ứng, 8 và 10 Tốc
đ ộ g ió càng lớn cũ n g làm ch o quá trình bốc hơi
m ạnh h ơn quá trình trao đ ố i làm thay đ ổ i g iá trị đ ộ
d ốc và d-ex.
Đ ư ờ n g nước khí tư ợng trạm Hà N ội, đại d iện ch o
khu vự c đ ổ n g bằng Bắc Bộ ở đ ộ cao 10-12 m so vớ i
m ự c n ư ớc biển, đ ư ợ c xây d ự n g trên cơ sở các s ố liệu
quan trắc thành phẩn đ ồ n g v ị 2H và lsO trong các
m ẫu nước m ưa thu g ó p h àng tháng từ năm 2002 đ ến
nay có dạng:
ỏ 2H = 8 , 0 4 £ i8ơ + 1 2 ,9 6
Nguồn gốc nước dưới đất trên cơ sở mối tương quan giữa S2H và ô 180
Kỹ thuật đ ổ n g vị sử d ụ n g m ối tương q uan giữ a Ô2H và ôlsO đã đư ợc áp d ụ n g đ ể n gh iên cứ u bản
ch ất/n gu ồn g ố c n ư ớc d ư ớ i đất H ình 2 [H.2] trình bày đ ư ờ n g nư ớc khí tư ợ n g toàn cầu (biếu thứ c 32)
và giản đ ổ tam giác m ô p h ỏ n g nước d ư ớ i đâ't pha trộn giữ a các loại nước: khí tượng, nước b iển, n ư ớ c
CỔ chôn vù i G iản đ ổ đ ư ợ c m ô p h ỏn g th eo m ô h ình
d o Y urtsever và Payne (1979) phát triển từ th ự c t ế
n gh iên cứu nư ớc ngầm k hu v ự c thành p h ố Qatar.
Từ giản đ ổ trình bày trên h ình 2 [H.2] n hận thây
đ ể biết n gu ồn gốc n ư ớ c n g ẩ m khu vực n g h iê n cứ u
nư ớc n gh iên cứu và đ ư ờ n g nư ớc khí tư ợ n g địa
ph ư ơ n g (LMWL/MWL) B ằng cách hổi q u y các giá trị Ô2H và Ô180 của m ẫu đ ể b iết v ị trí tư ơ n g đ ố i của
đ ư ờ n g hổi q u y so với đ ư ờ n g MWL Trên cơ sở so sánh đ ó ta có th ể biết n ư ớ c ngầm đư ợc b ổ cấp trực tiếp từ nước khí tượng, h a y là hỗn hợp của n ư ớ c khí tượng với nư ớc cổ chôn v ù i, h oặc hỗn h ợp của n ư ớ c khí tượng với nước biển, h o ặ c hỗn hợp củ a n ư ớ c cô chôn v ù i với n ư ớ c biển.
N ước m ặt + N ước b i ể n / biẻn
m
.
■
■ / y
Nước mặt * Nước cổ chôn vùi
40 20
0
-20
- 4 0
-60
- 8 0
-100
-120 -140 ỗ'H.%0
Hình 2. Giản đồ pha trộn ba thành phần của nước ngầm phỏng theo mô hình của Yutsever và Payne (1979) phát triển
từ nghiên cứu thực tiễn nước ngầm ở Qatar
M ức đ ó n g g ó p của từ n g thành phẩn tron g hỗn
h ợp hai n g u ồ n bố câ'p ch o n ư ớ c ngẩm k hu v ự c sẽ
đư ợc ước tính trên cơ sở sô' liệu đ ổ n g vị h o ặ c của lsO
h oặc của 2H và p hư ơn g trình cân bằng vật chất Gọi
m ứ c đ ó n g g ó p cùa n g u ổ n b ô cấp thứ n hất là X, thì
n gu ồn b ổ cấp thứ hai có m ứ c đ ó n g góp là ( 1-x) C ân
b ằng vật châ't theo tỳ s ố đ ổ n g vị, ví dụ lsO đ ư ợ c thiết lập như sau:
(34)
ô no nn = s ' io , x + 5 no ĩ ạ - x ) (35)
Đ ổ thị biểu d iễn m ối quan hệ tu yến tính giữa
ÔlsO và Ô2H trong phạm vi khu vực đ ư ợ c gọi là
đ ư ờ n g nước khí tượng địa p h ư ơ n g (LMWL: Local
M eteoric VVater Line), hay chỉ đơn giản là MWL
Đ ư ờng thang của biếu thức (34) là đ ư ờ n g nước khí
tượng địa p h ư ơ n g phạm vi đ ổn g b ằng Bắc Bộ
Đ ư ờng GMWL cũng n h ư LMVVL/MVVL đư ợc sử
d ụ n g làm cơ sở cho các n ghiên cửu n g u ồ n gốc n ư ớc
dưới đất phạm vi khu vực.
trong đ ó ô180™ là thành p h ẩn đ ổ n g vị lsO trong nư ớc
ngẩm n gh iên cứu; Òĩ8O ì là thành phẩn đ ổ n g v ị lsO trong n gu ồn b ô cấp th ứ n hất và Ô18Ũ 2 là thành phần
đ ổ n g vị lsO trong n g u ồ n b ô cấp thứ hai Tỷ lệ đ ó n g
g ó p của n g u ồ n bô cấp th ứ nhâ't sẽ đ ư ợc rút ra tử
b iểu thức (35):
ổì8onn-ổỉ8o2
_nn _2.
Tỷ lệ đ óng góp của n gu ồn b ô câp thứ hai sẽ là (100-x).
Trang 7ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN 479
Hình 3 [H.3J trình bày đ ư ờ n g nư ớc khí tượng
vù n g Hà N ội (biếu thức 34) và đ ư ờ n g n ư ớc sôn g
H ổn g trong năm 2007.
Đ ư ờ n g nước sô n g H ổ n g tuân theo m ô hình:
đặc trưng cho n ư ớc b ể m ặt luôn bốc hơi.
Đ ổ thị (hình 3) đ ư ợ c sử d ụ n g đ ế định lư ợ n g tỷ lệ
bô cấp của nước sô n g H ổ n g cho nước tầng H olocen
khư vực phía nam Hà N ộ i Kết quả quan trắc nước
ngầm tầng H olocen của giến g D H A trong D ự án
phôi hợp n gh iên cứu giữ a Cơ quan H ợp tác và Phát
triển T h ụy Đ iển (SIDA) và Đại học M ỏ - Đ ịa chất,
ngoài đ ê sô n g H ổng, cách sô n g 53m Tầng địa chât ở
đ ộ sâu tử 7,5 đ ến 30m gổm cát m ịn đ ến cát trung
bình m àu xám , đ ộ thâm lớn Mầu n ư ớc ngầm lây vào
tháng 12 năm 2007 có ô lsO = -5,1 %0, Ô2H = -32,2%0
(điểm tròn đặc màu đ ỏ trên hình 3), nư ớc m ưa và
nư ớc sô n g H ổn g lây trong tháng 12/2007 có ôlsO
(Ô2H) là -6,2%0 (-37,6%o) va -3,9%0 (-30,l%o), tương
ứ n g với các đ iểm h ình trám đặc m àu xanh đ en và
hình tam giác m àu gạch trên hình 3 [H.3].
Thay các giá trị Ô180 tương ứ n g vào côn g thức (39) tìm đ ư ợ c X = 48% Phần còn lại là d o nước
m ư a/n ư ớ c khí tượng bô cấp.
Câu hòi đặt ra là liệu phẩn n ư ớc còn lại (52%) có phái d o nư ớc m ưa tại khu vự c Hà N ội bô câp theo trọng lực hay là nư ớc từ khu vự c khác vận đ ộ n g tới,
ví dụ nước vận đ ộ n g từ h ư ớ n g tây-bắc vê7 Đ ê trả lời câu hỏi này cẩn phải biết "tuổi" của tầng chứa nước, chính xác hơn là thời gian nước đã tổn tại trong tầng chứa nước N ếu hàm lượng triti hoặc carbon-14 của bicarbonat, tức là phần carbon v ô cơ tan trong nước ngầm vân còn cao và tương đ ương nước m ưa hoặc nước sôn g thì chứng tỏ nước ngầm m ới được b ố cấp từ các n guồn nước mặt N gư ợ c lại, nếu trong nước ngầm không còn hoặc còn rât ít triti hoặc carbon-14, thì nước
đã tổn tại tử lâu hoặc đã trải qua chặng đường vận chuyến dài từ vù ng xa tới, tức là có "tuổi cao".
Xác định “tuổi” của nước dưới đất
Khái n iệm "tuổi" của n ư ớc dưới đất, thực t ế là
k h ôn g có ý nghĩa v ì n ư ớc luôn vận đ ộng 'T uổi" của
n ư ớc d ư ới đất cẩn đ ư ợc h iểu là thời gian lưu trung bình của nư ớc trong lòn g đât hay đ ó là thời gian vận
đ ộ n g của n ư ớc m ặt tính từ thời đ iểm xâm nhập vào tầng chứa nước Có hai khái niệm v ề "tuổi" của nước
d ư ới đất, đ ó là tuổi tuyệt đ ối và tuổi tương đổi Tuổi tu yệt đ ối của nư ớc d ư ớ i đất là khoảng thời gian từ khi nư ớc mặt, đ ó là n ư ớc m ưa hoặc nư ớc từ sôn g, su ối, h ổ xâm nhập vào tầng chứa nư ớc đ ể trở thành nư ớc dưới đất, chấm dứt các quá trình trao đổi chất giữa nư ớc với k hôn g khí của khí q uyển, đ ến khi xuất lộ hoặc đ ến thời đ iếm lấy m ẫu n gh iên cứu N ói
đ ến tuổi tương đ ối là đ ể so sánh thời gian vận đ ộ n g của hai m âu nước lấy từ hai địa đ iểm gần nhau, trong đ iểu kiện các phản ứ n g hòa tan calcit/d olom it
và trao đ ổi đ ổ n g v ị của hai m âu là gần n h ư nhau.
Có m ột S Ố p h ư ơ n g pháp xác đ ịnh tuổi tuyệt đối, trong đ ó có p h ư ơ n g pháp m ô hình hóa dựa trên các
th ôn g S Ố thủ y đ ộ n g h ọc của tầng chứa nước Tuy nhiên, trong phẩn trình bày này chỉ tập trung vào
p h ư ơ n g pháp đ ổ n g v ị p h ó n g xạ, tức là dựa vào quy luật phân rã của các đ ổ n g vị p h ón g xạ có sẵn trong phân tử nư ớc hoặc trong các phân tử khoáng chất tan trong nước, khi n gu ồn cu n g cấp bị cắt đứt, tức là
k h ôn g còn có trao đ ổi vớ i m ôi trường bên ngoài tẩng chứa nước Đ ó là p h ư ơ n g pháp triti và p hư ơn g pháp carbon 14.
ô"H, %0
Hình 3 Đ ư ờng nước khí tượng và nước sông Hồng chảy qua
Hà Nội trong năm 2007 minh họa nước giếng DHA ngoài đê
sông Hồng khu vực Nam Dư là hỗn hợp của hai loại nước mặt.
Trên h ình 3, thành phẩn đ ổ n g v ị 180 của nư ớc
ngẩm nằm giữa hai đ ư ờ n g nư ớc khí tượng và nước
sô n g H ổ n g , d o vậy có thê nhận định rằng nư ớc
ngầm tầng H olocen lỗ khoan D H A là n ư ớc h ỗn hợp
của nư ớc sô n g H ổ n g và n ư ớc m ưa khu vự c (hai
h ư ớ n g m ũi tên từ hai đ ư ờ n g nư ớc m ưa khu v ự c và
n ư ớ c sô n g H ổn g đ ến đ iếm nư ớc ngầm ) Từ các s ố
liệu quan trắc trên có thê ước tính tỷ lệ bô cập của
n ư ớ c sô n g ch o nư ớc tầng H olocen của lỗ khoan theo
m ô hình pha trộn.
Gọi tỷ lệ bô cập của n ư ớ c sô n g cho n ư ớ c n gầm là
X thì p hẩn nư ớc m ưa b ổ cập sẽ là (1-x) P hư ơ ng trình
cân bằng v ậ t chât theo đ ổ n g vị có dạng:
Các ký h iệu nn, ns và nm đ ể chi nư ớc ngầm , nư ớc
sô n g và n ư ớ c m ưa Tỷ lệ bô cấp của n ư ớc sô n g cho
n ư ớ c n gầm lỗ khoan D H A đ ư ợ c tính từ b iểu thức
(38) n h ư sau:
x = s ^ mZ s Z nm lo a % (39)
Carbon 14 (14C) trong tự nhiên
Hiện nay, trong tự nhiên có hai nguồn phát sinh carbon 14 (14C) N gu ồn thứ nhât là n guồn tự nhiên sinh
ra từ phản ứng hạt nhân giữa các neutron với hạt nhân nitro trong khoảng không giữa tầng đối lưu và tầng bình lưu, trên đ ộ cao khoảng 12km so vói mặt đất:
Trang 8480 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT
n và p trong p h ư ơ n g trình phản ứ n g hạt nhân
(40), tương ứng, là neutron và proton.
N eu tron cần thiết ch o phản ứ n g (40) đ ư ợ c sinh ra
tử phản ứ ng giữ a các proton có năng lư ợn g Tất cao
trong vũ trụ với các phân tử khí trong bầu khí q uyển
Trái Đâ't Theo tính toán của Libby (1955) thì tổng
lượng carbon 14 tự nhiên trong khí q uyển, thủy
q uyển và sinh q uyến là khoảng 81 tấn, n h ư n g theo
ước tính của Lal và Peter (1962) thì tổng lượng 14c tự
nhiên là khoảng 60-75 tân.
N g u ồ n phát sinh Carbon 14 thứ hai trong khí
q uyển là n gu ồn nhân sinh, có đ iểm xuâ't phát từ cuối
thập niên 50 của th ế kỷ trước, khi các cư ờ ng quốc hạt
nhân như Mỹ và Liên Xô trước đây đua nhau thử
n ghiệm vũ khí hạt nhân trên k hông Các vụ thử vũ
khí hạt nhân sinh ra nhiều neutron và theo phản ứ n g
(40) tạo ra m ột lượng lớn carbon 14 trong khí quyển
T heo Ferronskyi (1975), trong n h ữ n g năm 60 của th ế
kỷ trước n gu ổn nhân sinh đã làm tăng gâ'p đôi hàm
lư ợn g 14c trong khí quyến.
N gay sau khi được tạo ra, 14c bị oxy hóa thành
14CO, rồi cũng rất nhanh chóng 14CO bị oxy hóa tiếp
chuyển sang l4CCh và hòa trộn chung với thành phần
tham gia vào quá trình trao đổi với bicarbonat và hòa
tan vào nước biển Một phần khác được cây cỏ trên đất
liền quang họp và chuyên hóa theo chuỗi thức ăn vào
tâ't cả các cơ thể sống trên Trái Đất Trái qua hàng triệu
năm tổn tại của Trái Đất, hàm lượng 14c trong các cơ
th ể sống đạt m ức cân bằng và bằng với m ức hàm lượng
ấm không khí hấp thụ tạo bicarbonat và nếu nhiệt độ
không khí hạ thâp đến m ức có thê gây mưa thì bicar-
bonat tan trong nước m ưa sẽ cùng nước rơi xuống bể
mặt Trái Đất Q uá trình hấp thụ và hòa tan 14CƠ2 vào
nước mưa xảy ra theo phản ứng:
14C 02 + H2O — H214C 03 — H 14CO.r + H + (41)
Vì vậy, nước mưa thư ờn g có đ ộ pH thẩp, d o quá
trình hòa tan acid carbonic tạo ion H + và bicarbonat
(phản ứ n g 41).
Khi nước m ặt còn chưa thâm đ ến tầng nư ớc dưới
đất, quá trình trao đổi đ ổ n g v ị giữa bicarbonat và khí
CO2 lấp trong lỗ h ống các hạt đâ't vẫn tiếp tục và như
vậy hàm lượng 14c trong bicarbonat vẫn ờ trạng thái
cân bằng với hàm lư ợn g 14c trong khí carbonic
không khí, hay chính là hàm lư ợn g 14c cận đại
(m o d em carbon) Đ ổn g thời, khi nước m ặt xâm nhập
vào đới thoáng khí sẽ có thêm n h ừ n g quá trình hóa
học và trao đối đ ổn g v ị làm thay đối hàm lư ợn g 14c
trong bicarbonat Quá trình hóa h ọc quan trong nhất
là phản ứ n g hòa tan calcit/d olom it của đất Quá trình
trao đổi đ ổn g v ị xảy ra giừ a 14c trong bicarbonat tan
trong nước và 14c trong các hợp chất hửu cơ đất
hoặc của khí CO2 sinh ra tử quá trình h ô hấp của rê
cây trong đới thoáng khí Q uá trình h òa tan calcit
đư ợc m ô tả bằng p hư ơn g trình cân b ằng vật châ't như sau.
(a +b)CC)2, g+ 0,5bCaCC>3 + b H2Ơ
+ aCCh.i + b H +
0,5bC a2* + bH C O r
(42)
Trong đ ó các ký hiệu g và l, tương ứng, đ ê ch1
carbonic ờ pha khí (trong lỗ hổng các hạt đất) và trong pha nước (tan trong nước) Cả bicarbonat và Carbonic tan trong nước được gọi chung là họp chât carbon vô
cơ tan trong nước (DIC: D issolved Inorganic Carbon) Quá trình hòa tan calcit (p h ư ơ n g trình 42) làm giảm hàm lư ợn g 14c trong DIC vì k h oán g châ't calcit
có tuổi n gan g bằng tuổi Trái Đ ất và d o v ậ y h àm
lư ợn g carbon p h ón g xạ là k hôn g còn Trao đ ổi đ ổ n g
vị, tức là quá trình hoán v ị 14c trong DIC vớ i 12c
trong hữu cơ đâ't cũ n g n h ư trong khí carbonic thoát
ra từ hô hâp của rề cây cũ n g sẽ làm giảm hàm lư ợ n g 14c trong DIC.
Khi n ư ớc m ặt đã xâm nhập vào tầng n ư ớc d ư ới đất, quá trình ch u yển pha của 14CƠ2 giữ a pha khí (carbonic) và pha n ư ớc (bicarbonat) th eo p h ư ơ n g trình (41) và (42) sẽ chấm d ứ t và tù thời đ iếm này carbon p h ón g xạ chi còn có con đ ư ờ n g d u y nhâ't là phân rà theo thời gian.
Carbon 14 phân rã p h ón g xạ beta trừ (P ) tạo ra hạt nhân nitrogen (nitro) theo p h ư ơ n g trình:
14C _ > 14N + p- (43)
N ăng lượng cực đại của bức xạ beta từ phân rã hạt nhân 14c là 156 keV và cứ (5730 ± 40) năm s ố hạt nhân 14c ban đẩu sẽ giảm đi m ột nửa, hay chu kỳ bán h ủy (T1/2) của 14c là (5730 ± 40) năm Q uy luật phân rã
p hón g xạ tuân theo các p hư ơn g trình (2, 3 và 4) 'T u ổ i tuyệt đối" của nước dưới đất tính theo hàm lượng carbon 14 trong DIC sẽ là phư ơn g trình (5) Trong trường hợp này:
t =—— ln 5730 14A 0,693 sa m p le
Trong đ ó HẢsample
■ 8 2 6 8 In
và ì4Ả ịn, tương ứ ng, là hoạt
đ ộ của Carbon 14 trong DIC của m ầu nư ớc tại thời
đ iếm lây m âu và trong nư ớc m ặt khi xâm nhập vào tầng chứa nước n gh iên cứu.
Từ côn g thức (44) ta thấy đ ể có giá trị chính xác tuối tuyệt đổi của m ẫu nư ớc dưới đất, p h ư ơ n g pháp
p h ón g xạ cẩn phải đảm bảo đ ộ chính xác của ba thôn g sô, đ ó là chu kỳ bán h ủy (Ti/2), là h oạt độ
p h ón g xạ của 14C trong m ẫu nước tại thời đ iếm phân
tích (ì4Asampie) và tại thời đ iểm nước bắt đ ẩu xâm
nhập vào tầng chứa n ư ớc (14Ain) Tất cả n h ừ n g yêu cẩu này là rất khó đảm bao trong thực tế Trong trường hợp xác đ ịnh tuối tuyệt đối của n ư ớc dưới đất bằng p h ư ơ n g pháp 14c , chu kỳ bán h u y của đ ổn g
vị có sai S Ố ±40 năm H oạt đ ộ của 14c trong các m ẫu nước ngẩm cũ n g n h ư nước m ặt đểu rât thấp (thường
M4 h (năm ) (44)
sa m p h '
Trang 9ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN 481
k h ôn g lớn hơn 0,25 Bq/g C) và phân b ố k hôn g đểu
theo k hôn g gian và thời gian trong năm, d o vậy sai
s ố của giá trị "tuổi" của n ư ớc là rằt lớn, nếu không
có kỹ thưặt đ ê khắc phục.
Đ ế khăc phục các sai s ố và không gây những hiểu
lẩm trong thông báo kết quả, tât cả các giá trị hoạt độ
14c trong biếu thức (44) đ ểu được đo so sánh với hoạt
đ ộ của m âu chuấn (biếu thức 19) H oạt đ ộ 14c trong
DIC cua m ẫu nước và hoạt độ 14c trong m âu nước
trước khi xâm nhập vào tầng chứa nước (14Am) cùng
đư ợc phân tích trong cùng m ột đ iểu kiện và n hư vậy
m ọi sai sô liên quan đ ến thực nghiệm , ví dụ hiệu suất
ghi đ o p hón g xạ của thiết bị, sẽ đ ư ợc loại trừ N h ư
vậy, côn g thức xác định tu ối tuyệt đối của m âu nước
(biếu thức 7) thông qua hoạt độ 14c có dạng:
'*t = 8268 ln — • = 8268 In TI— — = 8268 ln -TT———
(BP) (45) Trong đ ó 14< / đ ư ợc đ ịnh nghĩa theo b iểu thức
(20) là giá trị hoạt đ ộ Carbon 14 cận đại.
D o tất cả các giá trị h oạt độ của 14c trong m ẫu
đ ều tính theo hoạt đ ộ châ't chuẩn có giá trị hoạt độ
14c cận đại là năm 1950 n ên tuổi tuyệt đ ối của m ẫu
n ư ớ c tính theo (45) là năm trước thòi đ iểm cận đại
(BP: B eíore Present, tức là trước năm 1950) Tỷ s ố a
trong biểu thức (45) gọi là phẩn trăm Carbon cận đại
(pM C: percent of M odern Carbon).
Từ biểu thức (45) ta thấy để tính được tuổi mẫu
nước nghiên cứu cẩn biết giá trị 14am và ĩ4asampỉe T ỷ số
h oạt đ ộ 14c trong m ẫu (14asampìe) đ ư ợ c xác định bằng
phân tích trực tiếp p h ón g xạ 14c hiện d iện trong DIC
của m ẫu Vấn đ ể khó khăn nhất q uyết định đ ộ chính
xác tuổi của m ẫu là giá trị của 14ain phải đảm bảo độ
bâ't đ ịn h n hỏ nhất, chấp nhận được N h ư đã trình
bày ở phần trên, trước khi xâm nhập vào tầng chứa
n ư ớ c bicarbonat tan trong nước còn tham gia vào các
quá trình hóa h ọc n h ư n h ư hòa tan calcit (ph ư ơng
trình 42), ion su lp h at (SƠ42*) oxy hóa các h ợp chất
h ữ u cơ đâ't tuối cao tạo thêm bicarbonat hầu n h ư
k h ô n g còn 14c (p h ư ơ n g trình 46).
Cả hai quá trình (42) và (46) đ ểu làm tăng hàm
lư ợ n g bicarbonat trong n ư ớc và làm loãn g hoạt độ
của 14c , tức là làm tăng tuối của m âu nước, thậm chí
lên h àn g vài chục n ghìn năm (G eyh, 1992) Đ ể độ
ch ín h xác v ề tuổi của m ẫu nước đạt m ứ c châp nhận
đ ư ợ c cẩn phải có b iện p háp hiệu chỉnh giá trị 14ain
C ó ba p h ư ơ n g p háp h iệu chinh giá trị 14ain.
Phương pháp thứ nhất là dựa trên kết quả phân
tích th ủ y địa hóa trên cơ sở p h ư ơ n g trình hóa học
hòa tan calcit (p h ư ơ n g trình 42) C ông thức hiệu
ch ỉn h 14ain trên cơ sở hàm lượng bicarbonat trong
n ước và hàm lượng C O2 trong đâ't d o M unnich (1968) đ ề xướng như sau.
14 0 £ + 0 ^ , 4 = « + 015ò ( MC) (47)
Trong đ ó 14ữ ° là tỷ s ố hoạt đ ộ 14C trong DIC tại
thời điếm xằm nhập vào tầng chứa nước; a là s ố m ol
khí CO2 trong đất tham gia vào phản ứ n g hòa tan
b m ol calcit (xem phản ứ n g 42).
D o C O2 trong đâ't có n g u ồ n g ố c từ quá trình
k hu ếch tán CO2 khí q u y ế n và từ quá trình hô hâp của rễ cây h oặc từ các quá trình phân h ủ y các tàn
d ư thự c vật trong lớp đất mặt, vì vậy có hoạt đ ộ 14c
tư ơ n g đ ư ơ n g v ớ i h oạt đ ộ 14c của Carbon cận đại
n ên giá trị u ag = 100 pM C và Ô13c = -25 %0 N h ư vậy,
p hân tích thành p hần hàm lư ợ n g DIC trong nước, tức là hàm lư ợ n g bicarbonat và khí CO2 ta sẽ biết
đ ư ợ c giá trị a và b (p h ư ơ n g trình 42) đ ê h iệu chinh
14 a ° trong cô n g thức tính tu ổi của m ẫu nư ớc
n g h iên cứu (côn g thức 45).
Phương pháp hiệu chỉnh thứ hai là dựa trên s ố liệu
v ể thành phẩn đ ổ n g vị của 13C trong DIC Có m ột s ố
m ô hình cho p hép hiệu chỉnh 14 <3^, n h ư n g có lẽ hợp
lý hơn cả là m ô hình của G oníiantini (Salem, V isser,
D eay, and G oníiantini, 1980) Biểu thức hiệu chinh
• V có dạng n h ư sau.
' V ( ^ o / c - ^ c - a c - o , ) ] n n ( p M C ) (48)
0 COị 0 CaCOị CO2 / CaCƠỊ
Trong đ ó Ỏ ĩ3Cdic là thành phần đ ổ n g v ị 13C trong DIC; ổ ]ìC c CO ị là thành phẩn đ ổ n g vị 13C trong calcit;
ổ nC co là thành phần đ ồ n g vị 13C của khí CO2 trong
đất; e co ị -Q là h ệ s ố phân tách đ ổ n g v ị giữa khí
CO2 và bicarbonat tan từ calcit G oníiantini cho rằng
ỏ »C dic = (0 ± 0,3)% o; S '1C C(ắC0 = (0 ± 2 )% 0;<ỹ13C cơ =
(-22 ± 1,5)%0 và £ c q 2 /CũCOị ~ (8-i"9)%0.
Hình 4 Đồ thị minh họa phương pháp thực nghiệm xác định
giá trị 14a jn để định tuổi mẫu nước dưới đất cải biên từ Verhagen, Mazor, Shellshop, 1974).
Trang 10482 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT
Phương pháp hiệu chỉnh thứ ba là dựa trên s ố liệu
thực n g h iệm v ề hoạt đ ộ 3H và 14c trong m ẫu nước
n g h iên cứu Bằng p h ư ơ n g p h áp này giá trị 14ain
đ ư ợ c xác đ ịnh là 85 pM C (V erhagen, M azor, Shell-
sh op , 1974) Cách tiếp cận này d ự a trên giả đ ịnh
rằng hàm lư ợ n g 3H trong m ẫu n ư ớ c n ếu thâp hơn
giớ i hạn phát h iện thì hàm lư ợ n g /h o ạ t đ ộ 14c trong
DIC củ n g sè k hôn g có thành p hần l4C nhân tạo, hay
còn g ọ i là 14c từ bom hạt n hân và đ â y chính là giá
trị 14ain H ìn h 4 trình bày đ ổ thị b iểu d iễn sự phụ
thu ộc giữ a h oạt đ ộ 14c và 3H đ ư ợ c sử d ụ n g đ ế xác
đ ịnh 14diu (V erhagen, M azor, S h ellsh op , 1974).
Trên co sở m ối tương quan giữa 3H và 14c , Jordan
và Bùi H ọc (1992) đã xác đ ịnh đ ư ợc hàm lượng 14ain
trong nư ớc khu vự c đ ổ n g bằng Bắc Bộ là (80 ± 5)
pM C và khu vự c đ ổn g bằng N am Bộ là (75 ± 5) pMC.
Định tuổi tuyệt đối nước dưới đất bằng phương pháp
3H/3He
Triti (3H) phân rã beta (p ) với chu kỳ bán hủy
Xi/2 = 12,43 năm Sản phẩm phân rã hạt nhân triti là
h eli-3 (3H e) và là đ ổn g v ị bền.
N h ư vậy, các m ẫu nước có tuổi tuyệt đ ếi khoảng
100 năm trở lại có thê đư ợc xác đ ịnh với m ức chính
xác cao bằng cách đ o hàm lư ợn g của 3H và 3H e với
giả thiết rằng m ẫu nư ớc k hôn g bị pha trộn và tầng
nước d ư ới đâ't vận ch u yển theo m ô h ình piton
Phư ơ ng pháp 3H /3H e có ưu đ iểm là k hôn g cẩn phải
biết hàm lượng 3H trong n ư ớ c tại thời đ iếm xâm
nhập vào tầng nước (3Hin).
H oạt đ ộ 3H trong m ẫu n ư ớ c tại thời đ iếm lấy
m ẫu t (3Hsampie), theo q uy luật phân rã hạt nhân, là:
Trong đ ó 3Hm là hoạt đ ộ 3H trong nước tại thời
đ iểm nước bắt đầu xâm nhập vào tầng chứa nước
(initial activity) và X là hằng s ố phân rã của 3H.
Từ thời điểm lấy và n hốt kín m ẫu k hôn g cho 3H e
thoát ra khỏi nước, 3H e bắt đầu tích lũ y (grow ) trong
m ẫu theo b iểu thức (51):
(51)
Thay giá trị 3Hin tử biểu thức (50) vào b iểu thức
(51), ta có:
N h ư vậy, chi cần đ o hàm lư ợn g 3H và 3H e trong
m ẫu ta có th ế xác đ ịnh đ ư ợ c thời gian t, tức là tuổi
của m ẫu nước Tuy n hiên, h iện nay giá thành đầu tư
thiết bị khối p h ố k ế phân tích 3H và 3H e còn khá đắt
nên k hôn g có nhiều p h ò n g thí n gh iệm trên th ế giới
có khả năng định tuổi tuyệt đối nư ớc dưới đâ't bằng
p h ư ơ n g pháp 3H /3He Khối p hô k ế phân tích 3H /3H e
là loại thiết bị phân tích hàm lư ợn g tuyệt đối, không
phải loại phân tích tý s ố đ ổ n g vị.
Định tuối cùa nước dưới đất trên cơ sờ kết hợp số liệu hoạt độ 3H và 14c trong mẳu
M ột cách đ ịnh tính, có th ể so sánh h oạt đ ộ 3H trong m ẫu n ư ớ c n gh iên cứu với hàm lư ợ n g 3H trong
n ư ớc mặt, bao gồm nư ớc m ưa, nư ớc sôn g, su ối, hổ trên khu vự c n gh iên cứu đã thu thập trong khoảng thời gian dài, từ h àng năm trở lên, đ ê b iết k hoản g tuồi của m ẫu nước N ếu h oạt đ ộ 3H trong n ư ớ c dưới đất n gang bằng h oạt đ ộ 3H trong nước m ư a hoặc
n ư ớc m ặt khu vự c thì n ư ớc d ư ới đât có tu ổi còn trẻ
N g ư ợ c lại, n ếu hoạt đ ộ 3H trong nước d ư ớ i đâ't chỉ
n gan g giới hạn phát h iện thì nư ớc dưới đâ't có tuổi hàng trăm năm trước đây.
H iện thực hơn, kết h ợp p hân tích hàm lư ợ n g 14c
trong DIC và 3H trong n ư ớ c là cách tiếp cận tốt đ ê
n h ận đ ịn h k h oản g "tuổi" cũ n g n h ư bản châ't tầng chứa nước H ìn h 5 trình b ày sơ đ ổ m ối quan h ệ giữ a hàm lư ợ n g 14c trong DIC và 3H tro n g nư ớc làm ca sở đ ể n hận đ ịn h "tuổi" của các tầ n g chứa
n ư ớ c tư ơ n g ứng.
Hình 5 Giản đồ mô tả mối tương quan giữa hàm lượng 3H và
tỷ số hàm lượng 14c trong DIC làm c ơ s ở nhận định “tuổi” của
mẫu nước dưới đất (Hình vẽ được cải biên trên cơ sở tài liệu
của Mook w G (ed.), 1998.
Định tuồi tuyệt đối nưới dưới đất bằng các đồng vị
khác 14c và 3H
N g o à i p h ư ơ n g pháp đ ịnh tuổi tu yệt đ ối nước dưới đâ't bằng đ ổ n g vị 14c và 3H, các đ ổ n g vị khác
nh ư 36C1 cũ n g đ ư ợ c áp d ụ n g đ ê đ ịnh tu ối các tầng
nư ớc cô có tuổi trong k h oản g từ 10.000 đ ến 3.000.000 năm hoặc 81 Kr đ ế định tuối n ư ớc từ 50.000 đến 1.000.000 năm 39Ar đ ư ợ c sử d ụ n g đ ể đ ịn h tuối các tầng nước cô từ vài chục đ ến 1.000 năm M ột s ố tác giả sử d ụ n g đ ổ n g thời nhiều đ ổ n g vị của các khoáng chất tan trong nước đ ê đ ịn h "tuổi" tầng n ư ớ c dưới
đất A lvarad o et al (2007) đã sử d ụ n g đ ổ n g thời các
đ ổ n g v ị p h ó n g xạ 3H, ^Kr, 39Ar và 14c đ ế đ ịnh tuối
n ư ớc có m ứ c pha trộn m ạnh trong tầng cát chứa
n ư ớc bán áp v ù n g Fontainebleau, Pháp.
Xác định tuồi tương đối của nước dưới đắt
N h ư trên đã trình bày, tuổi tư ơng đ ối là so sánh thời gian lu n của hai m ẫu nước lây từ hai giến g
khoan gần k ể nhau Tuối tư ơ n g đ ối ( A t) có th ế được