河北沧县台拱带地热系统成因机制及应用

14C、34S 等同位素的测试结果分析如下:

1) 碳(14C) 同位素

放射性碳同位素可以有效地测定地下水年龄， 研究地下水动态。

水体中14C 根据来源可分为两种: 一是天然源， 即在平流层和对流层之间的过渡地带由二次宇宙射线的慢中子轰击氮原子而生成； 二为人工源， 即由人类进行核反应(包括空中核爆炸、 核反应及加速器) 而产生。 生成的14C 在大气层中又迅速与氧结合形成14CO2 并与不活泼的14CO2 相混合遍布于大气圈中， 如图4 -14所示。 本次测试样品为中元古界—古元古界地下深层水样， 水体中14 C 同位素的主要来源为古大气中的14C， 即天然源14C。

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图4-14　14C 在地球大气圈、 水圈、 生物圈循环示意图

14C 含量通常用样品的放射比度表示， 即每克碳的放射性活度(Bq／gC)。 实际中常使用相对浓度单位A 表示， 即现代碳百分含量%mod。 GRY1 号孔水样14C同位素分析显示， 样品中现代碳百分数分析结果为12.06 ±1.31 (%mod)； 样品中表观年龄分析结果为17.84 ±0.90 千年。 (注: 表观年龄计算时使用半衰期为5 730年， 所报结果均采用扩展不确定度， 置信概率约为95%。) 根据测试结果可知， GRY1 号孔地热水水体年龄已超过14 C 测试年龄上限[ (5 ～6) ×104 年]，且GRY1 号孔下部中元古界—古元古界地下深层水体与地表水系水力联系较差，水体补径排能力差。

2) 硫(34S) 同位素

利用地下水体中δ34S 的含量可以判别地下水中硫酸盐的来源及水质演化特征， 河北省平原区地下水中硫酸盐硫同位素分布特点为: 地下水补给区δ34S 沿地下水径流方向， 自西向东δ34 S 含量逐步增大， 且随地下水埋藏深度的增加而增加。 GRY1 号孔δ34S 化验值为38.1‰， 采样层位为长城系高于庄组含水层， 与华北平原区地下水δ34S-13‰～41‰的范围值相比数值较大， 说明长城系高于庄组地下水体补给、 径流、 排泄能力差， 长期处于封闭的还原环境中， 微生物硫酸盐还原作用导致δ34S 含量偏高。