在寻找裂隙地下水资源中的应用原理

水在人类的生活中是必不可少的，随着经济的飞跃发展，灌溉、工业、城市用水量都在大幅度提高。从全球视野观察，“水源危机”感的阴影到处出现。而且，60年代以来人类文明所消耗的地力与地表水已导致严重的生态破坏，抑制经济长期稳步地向前发展。为了扭转这种局面，开发地下水已经是国计民生所迫切的重要任务。

地下水的范畴比较广，目前着重开发的是裂隙水。裂隙水通常分为成岩裂隙水、构造裂隙水和风化裂隙水三类。实际上这三类裂隙水在水动力和水化学方面有着不可分割的联系，往往互相组合成各种各样的裂隙水系。

为了寻找地下水，必须勘察断裂构造的基本形态，了解地形地貌、地层、岩性、土壤植被、水文气候、地球化学及地球物理特征等情况。越来越多的资料表明，应用放射性方法寻找地下水常能取得独特的效果。

    尽管应用放射性方法寻找地下水已经引起了水文界的广泛重视，但这种方法的机理众说不一，下面主要***含水的构造和岩性与氡及其子体异常的关系作一般性探讨。

    1.构造裂隙带中Rn富集及向地表迁移

    在构造裂隙带中，由于岩石破碎，裂隙发育，造成了岩石孔隙增加，岩石的射气能力亦相应增强。因此，构造裂隙带内的射气浓度比主破碎围岩中射气浓度有明显增加。

    在构造裂隙带中富集的Rn通过以下三个途径向地表迁移。

l   溶解及存在于地下水中的一部分Rn，在地下水的水平作用和垂直作用下离开水面，然后通过扩散、泵吸、对流等作用到达地表。

l   岩石和土壤中的一部分Rn，在断层破碎带形成过程中，同水或先于水到达破碎带，并在地下水推动下向地表迁移；另一部分Rn按常规的方法向地表迁移。

l   部分溶解于水中的U以及Ra，可在饱水带表面通过毛细管作用上升到包气带，其衰变产物产生的Rn在扩散、抽吸、对流等作用下可以迁移到地表。

图5-6 蓄水构造附近的放射性异常示意图

1——因岩性不同产生的放射性异常；2——因岩石破碎、断裂引起的放射性异常；

3——因地下水及地球化学作用产生的异常。

（1）氡气主要运移方向；（2）地下水及地球化学带作用使放射性元素沉淀或迁移。

    2．构造裂隙带中固态放射性元素的富集及向地表迁移

含有比地表水更多的固态放射性物质的地下水，可通过构造裂隙和毛细管渗透到表土层上来。经过蒸发，放射性物质在附近表土中不断析出、扩散、沉淀和富集，因此在含水构造裂隙的地表附近产生放射性异常。

其次，在构造破碎带和岩石裂隙带中往往分布打大量的Fe(OH)₂、Al(OH)₂等，它们能吸附U⁴⁺和U⁶⁺等正离子。地下水还能带来吸附能力很强的粘土、有机质和泥碳等，它们也会在构造和裂隙带中沉淀U等放射性物质。在一些情况下，溶解于含氯水中的Ra可同地下水一起沿构造上升到地表，然后沉淀下来，形成放射性异常。

    还需要指出，有的构造带富含HCO₂，(浓度大子100mg/L)，它与U形成易溶的络合物——Na₂UO₂(HCO₃)₄。这些络合物可沿构造上升到地表，形成放射性异常，与此相反，假如构造带仅仅起通道作用，那么这种水长期作用于断裂带，可以贫化岩石中的U含量。于是，在地表可能得到比周围岩石低的低值放射性异常。

    当然，还有不少因素可以促使放射性物质溶解于水，向地表迁移，这里不再一一细述。图5-6是蓄水构造附近的放射性异常示意图。从该图曲线可以看出，岩性不同时产生的异常都是阶跃式的变化。

氡异常一般跟铀异常关联，但是氡异常受地质构造、地形地貌、气候气象、镭异常（在地球化学作用下的富镭贫铀的情况）等影响。在矿产资源勘查中，氡仍是一个重要的找矿指示元素。