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水文地质勘察技术研究

（二）地下水文学中环境同位素进展

自 20 世纪 60 年代以来环境同位素在地下水文学中的应用是在不断进步的。
笔者认为早期有三项研究起了重要作用。
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第一项 1957 年 Munnichk Q 第一次用 C 法测定了地下水。这项技术应用使
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得地下水研究随空间变化扩大到了随时间和空间的变化， C 法在理论上可以测
到距今 5 万年。由于这项技术突破，往后就有不断在理论和方法上的提高和充实。
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第二项 1961 年 Craig H 发现了大气降水的 δD 和δ O 的关系。
这项工作是在全球范围大量采取样品的基础上完成的，当时发现几乎所有样
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品都沿 δD=δ O+10 这条直线分布，这条线又称为大气水线或雨水线。同时还
发现东非内陆盆地的水样有明显偏离，由此引发了蒸发效应的研究工作。至今这
些已成为判别数据的典型样板。
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第三项 1968 年 Dansgaard W etal. 做了格陵兰世纪营冰芯的 δ O 剖面。这项
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技术对长度为 1387m 的冰芯，同时考虑 C 孢粉和深海沉积物的同位素测年数据，
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建立了 δ O 变化的剖面。它系统地提供了地下水中包含的古气候信息。经过后
续的许多研究，在此基础上不断补充和提高，现在也成为判别数据的典型样板。
这三方面的理论突破，使在地下水文学中的应用迅速得到发展。这方面实
际应用在 20 世纪 70 年代中期达到了一个新的阶段。这个时期最主要的代表作

是 1974 年国际原子能机构出版的论文集，“地下水文学的同位素技术”。后来
出版的手册，教科书等都从这本论文集中大量引用实际例子。1980 年 Fritz P 和
Fontes J.ch 编辑出版了“环境同位素地球化学手册”第 1 卷，其内容完全可视为
一次同位素水文学理论和实践的阶段总结。

就近代发展而言，笔者认为 1986 年 Bentley.H w etal 发表了两篇文章，“非
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常古老地下水的 Cl 法测年”，有着重要的影响。第一次用 Cl 法分别研究了东
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澳大利亚大自流盆地和加拿大米尔克里佛河含水层的地下水。 Cl 是一种半衰期
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为 3×10 年的放射性同位素，可以用在 10 10 年范围的地下水年龄段测定，这
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就大大越出了 C 测年的局限。尽管当时对此方法争论很多，但通过 10 余年的
发展，现在很多数据样本的解释方法已被大家引用。
二、环境同位素在供水地下水勘查中位置

（一）地下水勘查理论发展的三个阶段
从地下水勘查的理论及其相应的技术发展大致可以划分为三个阶段。

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