記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心激光痕量探測與精密測量研究組胡水明教授、楊國民博士與國際原子能組織（IAEA）等單位合作，在華北平原深層地下水研究中取得重要進展，相關(guān)成果于近日在線發(fā)表在《地球與行星科學(xué)快報》上。
該項目在華北平原多個地區(qū)采集了深層（300—700米）地下水樣品，并分離其中溶解的微量氪氣，通過測量其中長壽命同位素氪81的含量，確認該地區(qū)的深部地下水年齡；并通過比較地下水中的氦、氖的含量比和同位素組成，確定該地區(qū)地下水中90％的氦4由地殼原位生成；利用氪81的絕對年齡，估算氦4進入含水層的有效通量，校正了氦4測年模型。在這其中，氪81定年數(shù)據(jù)提供了關(guān)鍵的時間信息，確定了地下水中氦4的來源，測量出該地區(qū)最老的地下水達1百萬年，平均流速小于1米／年。
放射性同位素氪81，主要由宇宙射線和大氣中的穩(wěn)定氪同位素反應(yīng)生成，半衰期為23萬年。氪作為惰性氣體，在自然界中沒有化學(xué)反應(yīng)、輸運機制簡單。進入地下水中的氪81跟大氣隔離接觸后，濃度隨著時間推移而不斷衰變減少。在5萬—130萬年范圍內(nèi)，氪81是最理想的測年同位素。但由于同位素豐度極低，它的檢測極為困難。
科研人員首次提出激光冷原子阱痕量分析方法，利用激光冷卻、俘獲特定同位素原子，并進行單原子計數(shù)，從而獲得同位素的含量。中國科大研究團隊與地質(zhì)研究單位合作，在國內(nèi)多個大盆地進行了地下水測年研究。此前該課題組與中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所龐忠和研究組合作，用氪81方法測定了關(guān)中盆地咸陽地區(qū)地?zé)崴哪甏l(fā)現(xiàn)地?zé)崴挲g在30萬—130萬年之間。迄今為止，這是國內(nèi)僅有的兩處被確認“化石”水。
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