Phương pháp phân tích oxi và derterium

35(2), 120-129 Tp CC KHOA HC V TRI T 6-2013 NGHIấN CU A CHT THY VN VNG NAM NH BNG K THUT NG V HONG VN HOAN1, PHM QUí NHN2, NG C NHN3, FLEMMING LARSEN4, WAGNER FRANK5, ROLAND PURTSCHERT6, CHRISTOPH GERBER6 E - mail: hoanghoandctv@gmail.com Trng i hc M - a cht, H Ni Trung tõm Quy hoch v iu tra Ti nguyờn nc, H Ni Vin Khoa hc v K thut Ht nhõn, H Ni Cc a cht an Mch, Copenhagen, Denmark Vin Khoa hc a cht v Ti nguyờn Liờn bang, Hannover, Germany i hc Bern, Bern, Switzerland Ngy nhn bi: 25 - - 2013 M u Vit Nam cú hn 3.260 km b bin vi iu kin a cht, a thy khỏc ó hỡnh thnh v tn ti nhiu nc nht a dng v cu trỳc, v dng tn ti cng nh ngun b cp Ti Nam nh, tn ti mt thu kớnh nc nht ln tng cha nc Pleistocen v Neogen dc di ven bin t Giao Thy n Ngha Hng i thu kớnh nc nht ny c ỏnh giỏ cú tr lng khai thỏc tim nng t 203.445 m3/ng. [5] Tuy nhiờn, ó cú nghiờn cu sõu v s hỡnh thnh i thu kớnh nc di t ny cng nh vic d bỏo tr lng khai thỏc bn vng, hn ch xõm nhp mn v nghiờn cu ngun b cp cho i thu kớnh nc nht, nhng cha cú nghiờn cu no s dng t hp cỏc phng phỏp ng v nghiờn cu ton din hn v nc di t khu vc ny K thut ng v a cht thy c s dng ln u tiờn t nhng nm 80 ca th k trc, nghiờn cu nc di t Bc Vit Nam [2] Tuy nhiờn, ng dng k thut thy ng v Vit Nam cho n u th k XXI núi chung cũn nhiu hn ch nng lc trang thit b ca cỏc phũng thớ nghim nc cng nh quan h v h tr quc t cũn cha rng v cha sõu Trong nhng nm gn õy, giao lu v hp tỏc gia cỏc nh khoa hc a cht thy 120 Vit Nam v quc t phỏt trin mnh m ó giỳp cho ngnh khoa hc ny c ph bin rng rói v khụng ngng phỏt trin nc ta Nghiờn cu a cht thy ng v ti vựng Nam nh ó xỏc nh c tui ca nc di t, quan h thy lc ca cỏc tng, ngun gc v ngun b cp cho nc di t ca nc nht phớa ụng nam tnh Nam nh Phng phỏp nghiờn cu 2.1 Nghiờn cu ngun gc nc di t da trờn mi tng quan gia thnh phn ng v bn ca nc (2H v 18O) Deuteri (D hay 2H) v 18O l hai ng v bn ca Hydro v Oxy v l thnh phn cu to ca phõn t nc Trong t nhiờn, nc luụn luụn ng theo chu trỡnh nc m theo ú thnh phn ng v ca nc s thay i cỏc quỏ trỡnh chuyn pha t lng sang hi, hi sang lng hoc rn, Thnh phn ng v ca nc c th hin qua ký hiu delta () Thnh phn ng v Deuteri v Oxy 18 theo nh ngha c tớnh bng cụng thc: 2R sample Rref H = 2R ref 2R = sample 1.1000 Rref (1) 18Rsample = 1.1000 (2) 18R ref c s dng rng rói phộp nh tui tuyt i ca nc di t, lm c s cho vic xỏc nh hng ng ca nc di t [1] Trong ú 2Rsample, 2Rref l t s ng v 2H/1H, tng ng, mu nghiờn cu v mu chun; 18 Rsample v 18Rref l t s ng v 18O/16O, tng ng, mu nghiờn cu v mu chun Thnh phn ng v c biu din bng phn nghỡn () Mu chun (reference) s dng phõn tớch thnh phn ng v bn ca nc l mu VSMOW (Mu nc i dng trung bỡnh Phũng Thy ng v ca C quan Nng lng nguyờn t quc t, IAEA, Vienna, o) chun b v cung cp cho cỏc phũng thớ nghim phõn tớch trờn phm vi ton cu Sai s ca phộp nh tui mu nc ph thuc ch yu vo chớnh xỏc ca cỏc phộp o phúng x nh lng hot A0 v At (cụng thc 3) Thc t l rt khú xỏc nh chớnh xỏc hot phúng x ca cỏc ng v tan nc ti thi im bt u xõm nhp vo tng cha nc (A0) kt qu phõn tớch cú th trao i v tho lun gia cỏc phũng thớ nghim, mt s gii phỏp k thut ó c a ú l o hot phúng x ca mu so vi hot ca mt chun ó bit tui mt cỏch chớnh xỏc, mụ hỡnh húa hp en vi cỏc gi thit kiu dũng chy nh piston, phõn tỏn hoc theo hm m [10] v kt hp nh tui bng hai ng v song song, vớ d 3H kt hp vi 14C [9, 15] 18Rsample18Rref 18 Rref 18O = Mi tng quan tuyn tớnh gia 2H v 18O nc ma trờn phm vi ton cu gi l ng nc khớ tng ton cu [13] v ca khu vc gi l ng nc khớ tng khu vc ng nc khớ tng khu vc c s dng cựng vi mi quan h 2H-18O cỏc mu nc nghiờn cu gii thớch ngun gc cỏc tng cha nc phm vi khu vc Trờn c s s khỏc v t s ng v H/1H v t s ng v 18O/16O ca nc i dng v nc khớ tng cng nh cỏc ngun nc mt cú liờn quan so sỏnh vi kt qu ca mu nghiờn cu m ỏnh giỏ v ngun gc hay mc hũa trn ca cỏc ngun gc mu nghiờn cu Tui ca nc di t (t) c nh ngha l khong thi gian t nc bin, nc ma hoc nc t sụng, sui, h xõm nhp vo tng cha nc tr thnh nc di t, chm dt cỏc quỏ trỡnh trao i cht gia nc vi khụng khớ ca khớ quyn, n xut l hoc n thi im ly mu nghiờn cu [12] Tui tuyt i ca mu nc c tớnh theo quy lut phúng x v c th hin bng cụng thc: T1 ln t= 0, 693 A0 At (3) Trong ú T1/2 l chu k bỏn ró ca ng v phúng x, l khong thi gian hot phúng x ch cũn li mt na so vi hot ban u A0; At l hot ca ng v ti thi im o ng v Triti (3H) l thnh phn ca phõn t nc, Carbon 14 (14C) bicarbonat hũa tan nc, cỏc ng v khớ tr nh Neon 20 (20Ne), Argon 39 (39Ar) hũa tan nc l cỏc ng v phúng x S dng mu chun bit chớnh xỏc tui c ỏp dng ph bin k thut nh tui bng phng phỏp Carbon 14 [12] Mu chun trng hp ny l axit oxalic sn xut t mớa ng c trng chớnh xỏc vo nm 1950, thi im trc giai on bựng n cụng nghip trờn th gii Hot 14C ca mu chun c ký hiu l 14 Aref v hot ca mu c o so sỏnh vi 14 Aref Khi ú cụng thc nh tui nc bng phng phỏp 14C cú dng: t= 14 A 14 A 14 a T1 T1 ref ln ln = 0, 693 14 A 14 A 0, 693 14 a t t ref (4) Trong ú a c gi l t s hot v cú tờn gi l phn trm Carbon cn i (percent of Modern Carbon, pMC) vỡ so vi cht chun niờn i cn i v T1/2 ca 14C l 5.730 nm Tng t nh phng phỏp Carbon 14, phng phỏp Argon 39 cng ỏp dng gii phỏp o so sỏnh t s 39Ar/40Ar mu nc vi t s ú khụng khớ T s 39Ar/40Ar khụng khớ c coi l Argon cn i v cú tờn gi l pMAr (percent of Modern Argon) Cỏc ng v s dng nh tui núi trờn l nhõn phúng x beta tc l phỏt chựm in t v hot c o hoc bng mỏy m nhp nhỏy lng hoc bng ph k gia tc Phng phỏp sau cú chi phớ rt cao nờn khụng cú nhiu phũng thớ nghim trờn th gii cú kh nng trin khai 121 Trc nc xõm nhp vo tng cha nc, tng thụng khớ cú th cú mt s quỏ trỡnh húa hc nh hũa tan calcit, oxy húa cỏc vt cht hu c t hoc khoỏng húa cỏc hp cht hu c t hot ng ca cỏc chng vi sinh vt Cỏc quỏ trỡnh ny u to khớ carbonic nghốo 14C, vy phng phỏp nh tui nc s dng ng v 14C bicarbonat cn phi cú nhng hiu chớnh cho hiu ng pha loóng ng v 14C i thụng khớ, nu khụng sai s tui ca nc cú th lờn n hng nghỡn nm [7] Cú hai phng phỏp hiu chớnh hiu ng pha loóng 14CO2, ú l theo thnh phn a húa ca mu nc [11] v theo thnh phn ng v bn Carbon 13 bicarbonat [14] Phng phỏp nh tui mu nc tr bng o t s hot ca 3H v hm lng Heli (3He) mu nc, cũn gi l phng phỏp Triti/Heli, khụng cn phi quan tõm n hot A0 ca 3H vỡ He l trc tip ca 3H [4] Kt hp phng trỡnh phõn ró 3H (tng t biu thc 1) v phng trỡnh tớch ly 3He s c phng trỡnh nh tui nc bng phng phỏp 3H/3He: 3He = 3H (e.t 1) t t (5) Trong ú 3Het v 3Ht, tng ng, u l hm lng ca 3He v hot ca 3H ti thi im o Phng phỏp Triti/Heli ũi hi phi cú thit b ph k o hm lng tuyt i nờn cng ch cú mt s ớt phũng thớ nghim trờn th gii cú kh nng phõn tớch v giỏ thnh cng t Vit Nam ch cú thit b m nhp nhỏy lng v h lm giu Triti bng in phõn nờn phi ỏp dng phng phỏp o nhp nhỏy lng truyn thng cú gii hn phỏt hin l 0,4 TU (1 TU=0,118 Bq/L nc, tng ng hm lng nguyờn t H 1018 nguyờn t Hydro) Cụng tỏc ly mu v phõn tớch mu 3.1 V trớ nghiờn cu v a im ly mu Tng s cú 49 l khoan v cm l khoan ly mu nc di t trờn a bn nghiờn cu t nm 2010 n 2012 Vi tng s 150 mu c ly t cỏc tng cha nc Holocen, Pleistocen, Neogen 122 v Trias, cựng vi mu nc mt ca sụng ỏy v sụng Ninh C, nc bin vựng Giao Thy v nc ma vựng Nam nh Mu c ly theo ỳng qui trỡnh hng dn chuyờn ngnh [8] Trong tng s 150 mu ó ly phc v nghiờn cu ba nm 2010, 2011 v 2012 cú 50 mu nc ly vo nm 2010 (31 mu phõn tớch ng v bn, 19 mu phõn tớch ng v phúng x 14C), 72 mu ly vo nm 2011 (50 mu phõn tớch ng v bn, mu phõn tớch 39Ar, mu 3H v mu Ne/He), nm 2012 ly v phõn tớch 28 mu ng v bn, trờn phm vi cỏc huyn í Yờn, M Lc, Nam Trc, Trc Ninh, Xuõn Trng, Giao Thy, Hi Hu v Ngha Hng thuc tnh Nam nh v huyn Gia Vin thuc tnh Ninh Bỡnh V trớ ly mu th hin trờn hỡnh 3.2 K thut phõn tớch mu T s ng v 39Ar/40Ar c phõn tớch bng phng phỏp ph k ti phũng thớ nghim ca i hc Bern, Thy S T s 3H/3He cng c phõn tớch bng phng phỏp ph k ti phũng thớ nghim ca i hc Bremen, CHLB c Thnh phn ng v bn 2H v 18O c phõn tớch bng phng phỏp t s ph ti phũng thớ nghim Thy ng v, Vin Khoa hc v K thut Ht nhõn, Vit Nam v bng phng phỏp kớch thớch Laser ti phũng thớ nghim ca Cc a cht an Mch (GEUS) Hot phúng x ca ng v 14C c phõn tớch bng k thut hp th v m nhp nhỏy lng, ú hot ca ng v 3H c phõn tớch bng m nhp nhỏy lng cú lm giu mu bng phng phỏp in phõn ti phũng thớ nghim Thy ng v, Vin Khoa hc v K thut Ht nhõn, Vit Nam Chng trỡnh m bo v kim soỏt cht lng cỏc kt qu phõn tớch c tin hnh thụng qua phõn tớch cỏc mu chun IAEA cung cp v phõn tớch so sỏnh gia hai phũng thớ nghim i hc Bern v phũng thớ nghim Vin Khoa hc v K thut Ht nhõn i vi mu nc ly t cỏc l khoan Q108b, Q109a, Q110a, Q92a v Q92 Kt qu cho thy mc chờnh lch thnh phn ng v bn ca cỏc mu nc nm khong sai s 57 cho c Deuteri v Oxy 18 h bình lục h liêm Q221N tp.thái bình tp.Nam định GV01 h vũ th Q222b Tỉnh Nam định Q220T gia viễn ND02 OB-12 h vụ h nam trực Q223N h kiến xơng OB-08 OB-16 Q224A OB-11 OB-07 OB-15 h xuân trờng OB-10 Q92 LK14 Q108b ND01 NM-2 LK35 tp.ninh bình OB-14 OB-04 OB-06 h giao thủy Q225a OB-02 Q226N OB-09 Q227A Q109b NB-3 NB-2 h hải hậu NB-1 OB-13 biể LK54 Q110a tx.tam điệp Q228A OB-01 OB-03 nđ g ôn Q111 giải NM-1 Lỗ khoan lấy mẫu đồng vị h.kim sơn tx.bỉm sơn Vị trí lấy mẫu nớc mặt v nớc biển Ranh giới mặn nhạt tầng chứa nớc Pleistocen Q229N Ranh giới mặn nhạt tầng chứa nớc trớc Đệ tứ Tầng chứa nớc đất đá bở rời h h trung Tầng chứa nớc đất đá nứt nẻ, karst h nga sơn H nghĩa hng Biển, sông ngòi, kênh mơng Km 10 A B Đờng mặt cắt Hỡnh S vựng nghiờn cu v v trớ ly mu Kt qu v tho lun v 18O) ca cỏc mu nc c th hin bng v [6] Thnh phn ng v bn ca nc ma ti thnh ph Nam nh nm 2011 c trỡnh by bng 4.1 Thnh phn ng v bn ca cỏc mu nc nghiờn cu Kt qu phõn tớch thnh phn ng v bn (2H Bng Thnh phn ng v bn (2H v 18O) ca nc cỏc tng cha nc v nc mt vựng nghiờn cu (thỏng 5/2010) 18 TT LK Tng cha nc O () H () TT LK Tng cha nc 10 11 12 13 14 15 16 Q108 Q111 Q224b Q228c Q108a Q109 Q221b Q228b Q221b Q226a Q108b Q92 Q109a Q110a Q221a Q222b qh qh qh qh qh qh qh qp qp qp qp qp qp qp qp qp -3,54 -0,86 -3,04 -5,05 -6,43 -6,76 -7,46 -6,91 -7,04 -7,28 -6,44 -5,78 -7,43 -6,83 -7,97 -6,24 -23,43 -2,12 -23,15 -33,21 -45,73 -48,27 -42,74 -42,61 -47,72 -41,93 -46,82 -36,51 -51,32 -46,37 -61,18 -42,17 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Q223a Q224a Q225a Q227a Q228a Q229a Q229n Q109b Q221n Q223n Q226n Q220T Q92a NM-1* NM-2* qp qp qp qp qp qp N N N N N T1 T2 - 18 O () H () -8,99 -72,58 -7,68 -55,43 -6,30 -40,79 -7,25 -43,97 -8,96 -75,26 -6,13 -41,60 -7,75 -57,81 -6,84 -47,47 -7,70 -59,23 -8,65 -68,56 -7,19 -46,29 -6,92 -43,25 -7,32 -44,04 -8,23 -55,91 -7,58 -52,26 * mu nc sụng 123 Bng Thnh phn ng v bn (2H v 18O) ca cỏc mu nc ly t cỏc tng cha nc khỏc vo ma (thỏng 8/2011) v khụ (thỏng 3/2012) TT L khoan 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 OB-01 OB-02 OB-03 OB-04 OB-06 OB-07 OB-08 OB-09 OB-10 OB-11 OB-12 OB-13 OB-14 OB-15 OB-15-1 OB-16 Q223a Q223n Q224a Q224b Q225a Q225b Q226a Q226n Q227 ND01 ND02 ND02-1 Mựa ma (thỏng nm 2011) sõu (m) 18 O () -3,72 -3,46 -6,69 -2,69 -6,26 -4,54 -5,68 -8,25 -4,82 -3,77 -5,90 -2,38 -3,58 -4,24 -7,19 -3,90 -8,40 -8,65 -7,34 -2,17 -7,08 -6,90 -4,52 -6,97 -7,73 -7,70 -6,78 -6,89 7,6 8,5 59,5 8,3 6,7 7,3 8,1 6,1 8,0 7,8 7,6 6,7 8,4 8,8 95,0 9,6 106,0 136,0 100,0 45,0 110,0 67,0 104,0 150,0 145,0 120,0 140,0 15,0 18O () Thi gian 18O () Thỏng -2,50 Thỏng -10,03 -68,62 Thỏng -4,38 -17,09 Thỏng 10 -11,07 -75,28 Thỏng -2,75 -9,58 Thỏng 11 -7,21 -42,81 -6,82 Thi gian -4,66 -32,49 Thỏng 12 -4,50 -16,69 Thỏng -9,99 -69,23 -1,32 -10,25 NB-1 Thỏng -8,06 -54,44 NB-2 -1,29 -12,29 Thỏng -11,92 -88,11 NB-3 -2,12 -18,91 2H () -29,35 -28,75 -45,75 -21,58 -44,24 -38,87 -41,93 -31,50 -35,52 -29,41 -41,54 -21,90 -27,47 -34,50 -51,32 -29,04 -58,37 -60,52 -54,62 -21,66 -49,99 -50,66 -51,69 -52,35 -52,77 -50,59 -45,67 -48,34 4.3 Kt qu nghiờn cu ng v khớ tr v Triti (Mu NB-1, NB-2, NB-3: l mu nc bin ven b khu vc huyn Giao Thy, Nam nh - hỡnh 1) 18O () -4,53 -4,48 -6,72 -3,39 -6,76 -5,85 -6,07 -5,61 -5,19 -3,98 -6,03 -3,25 -4,06 -5,06 -7,48 -3,88 -8,23 -8,57 -7,65 -3,20 -7,31 -7,33 -7,63 -7,65 -7,47 -7,37 -6,50 -7,21 Bng trỡnh by kt qu phõn tớch t s hot phúng x (14a) ca ng v 14C DIC ca cỏc mu nc thuc cỏc tng cha nc sõu khỏc [6] n v tớnh hot l pMC v tớnh theo cụng thc 14a = (14Amu/14Aref) ì 100 vi 14Amu l hot 14C DICi ca mu nghiờn cu, 14Aref l hot ca 14C mu axit oxalic (ox2) NIST cung cp v c phõn tớch theo cựng mt quy trỡnh x lý mu v o phúng x bng m nhp nhỏy lng H () Thỏng H () -30,11 -26,03 -44,23 -20,99 -43,12 -34,25 -40,95 -55,00 -35,23 -30,34 -40,97 -19,72 -25,00 -33,30 -50,74 -29,91 -59,25 -58,38 -53,62 -21,23 -50,14 -50,86 -43,90 -50,81 -51,69 -49,49 -44,61 -49,30 Mựa khụ (thỏng nm 2012) 4.2 Hot phúng x ca ng v 14C Bng Thnh phn ng v bn (2H v 18O) nc bin v nc ma khu vc nghiờn cu ly vo nm 2011 2H () Bng trỡnh by kt qu phõn tớch cỏc ng v khớ tr v Triti trờn tuyn mt ct a cht thy AB (hỡnh 1) vựng nghiờn cu Bng T s hot phúng x ca 14C DIC ca cỏc mu nc ly t cỏc tng cha nc khỏc [6] TT L khoan sõu (m) 10 Q220T Q221n Q221a Q222b Q223n Q224a Q225a Q226n Q226a Q227a 100,0 127,0 70,0 115,0 138,0 100,0 110,0 151,5 105,0 155,5 124 14 a (pMC) 47,8 1,7 21,6 2,2 41,6 1,7 28,3 2,5 14,7 3,2 28,0 2,2 23,3 3,2 16,5 3,1 21,8 2,2 15,8 3,6 Tui (nm) TT L khoan 3700 11300 5900 9100 14500 9200 9700 13500 10200 12900 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Q228a Q229a Q229n Q108b Q109a Q109b Q110a Q92 Q92a sõu (m) 120,0 85,0 150,0 80,0 135,0 170,6 93,6 70,0 43,0 14 a (pMC) Tui (nm) 18,9 3,5 53,1 1,6 16,7 4,1 51,1 1,4 19,2 3,7 30,8 2,0 36,2 1,8 74,6 1,1 54,1 2,5 11400 2900 12400 3300 11300 7400 6000 1100 850 Bng Kt qu phõn tớch thnh phn ng v bn v cỏc ng v khớ tr v Triti cỏc mu nc ly sõu khỏc theo mt ct AB (hỡnh 1) TT L khoan GV01 39 sõu (m) 70,0 a (pMAr) 103 18O () -8,42 2H () -62,3 Ne/He 3,93 He/4He 3He (%) 1.29E-06 -6,6 H (TU) 2,03 0,24 Q108b 80,0 27 -8,13 -57,3 0,52 1.92E-07 -86,1 0,07 0,14 Q109a 135,0 25 -7,68 -54,4 0,75 3.29E-07 -76,2 0,24 0,24 Q110a 93,6 13 -7,74 -54,6 0,89 5.00E-07 -63,9 0,58 0,26 ND01 132,0 95 -7,22 -50,6 0,04 2.43E-07 -82,4 1,06 0,25 ND02 139,0 43 -6,35 -45,7 0,58 2.38E-07 -82,8 0,71 0,22 Q92a 75,0 - -8,17 -57,2 0,25 3.07E-07 -77,8 0,70 0,32 Q92 43,0 - -8,36 -59,7 0,34 3.03E-07 -78,1 0,37 0,23 4.4 Tho lun kt qu 4.4.1 Ngun b cp v ngun gc nc di t vựng nghiờn cu Mi tng quan gia cỏc thnh phn ng v bn (2H v 18O) ca cỏc mu nc di t vựng nghiờn cu ó c thit lp cựng vi ng nc khớ tng a phng v trỡnh by trờn hỡnh v hỡnh 3, qua õy mt s nhn nh v ỏnh giỏ c rỳt nh sau: tng i, nhit khớ quyn, n thnh phn ng v bn ca nc ma trờn khu vc nghiờn cu Tuy nhiờn, mi tng quan ca thnh phn ng v bn nc khớ tng trờn khu vc nghiờn cu l cú ớch tho lun kh nng b cp nc khớ tng cho nc cỏc tng cha nc phõn b sõu -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 18 O () 20 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 20 40 18 O () Holocen trờn ng nc khớ tng a phng Pleistocen & Neogen 60 80 -20 qp c b cp t nc cú ngun gc khớ tng 100 qh c cung cp bi nc khớ tng v nc bin -40 qp c cung cp bi Neogen v Triat Nc ma Nam nh Nc bin Neogen & Triat 140 160 Hỡnh Mc bin i ca 18O theo chiu sõu cỏc tng cha nc Holocen trờn, Pleistocen v Neogen Pleistocen Nc mt Holocen H () -80 Chiu sõu (m) -60 120 -100 Hỡnh Mi tng quan thnh phn ng v bn ca nc ly t cỏc tng cha nc khỏc vựng nghiờn cu - i vi nc ma vựng Nam nh: ng nc khớ tng a phng khu vc Nam nh cú tng quan 2H = 8,4218O + 15,23 (hỡnh 2) Tuy mi ch cú mt nm quan trc theo thỏng vi 11 s liu nhng thy trựng hp tt vi ng nc khớ tng khu vc H Ni quan trc liờn tc nm t 2004 n 2010 (ng c Nhn, s liu cha cụng b) Vỡ s liu quan trc cũn ớt nờn cha cú th bn v nh hng ca lng ma, m - Thnh phn ng v bn ca nc tng Holocen nm trờn ng nc b bc hi v cú thnh phn hũa trn gia nc bin v nc khớ tng Thnh phn ng v nng trung bỡnh ca nc l tng i giu, c bit nc l khoan Q111 cú 18O = -0,86 so vi VSMOW, ngang bng nc bin Hn na, khong bin ng cng ln, t -2,5 n -8,3 (hỡnh 3) Cú th thy nc tng Holocen cú ngun gc t nc bin v nc khớ tng Tuy nhiờn, s phõn b ca tng cha nc Holocen, cng nh cu trỳc a cht ca khu vc khụng ng u nờn ngun gc v cht lng nc ca tng Holocen ph thuc vo v trớ l khoan v mng li sụng ngũi vựng 125 - Tng Neogen v Trias l cỏc tng cha nc nt n, karst cú tui trc t, cú th cú ngun gc chụn vựi hoc thi gian ng tng cha nc lõu Mi tng quan gia 2H v 18O ca nc tng Neogen, Trias v Pleistocen cho thy ba tng cha nc ny cú quan h thy lc vi v kh nng tng qp c b cp t tng Neogen v Trias l hin thc (hỡnh 2) Kt qu quan trc thnh phn ng v bn ca nc cỏc l khoan theo cho thy cú s thay i v mi tng quan gia 2H v 18O mu nc ly vo ma v khụ V ma 2H = 5,9818O - 7, nhng v khụ 2H = 7,1 18O + 1,6 (hỡnh v hỡnh 5) S bin i ny ch yu din tng cha nc qh, tng qp bin ng rt nh iu ny cho thy cht lng nc tng qh ph thuc vo mc b cp ca nc khớ tng v nc bin, ú cht lng nc tng qp ớt ph thuc vo ngun nc khớ tng, chng t rng nc t tng Neogen v Trias l ngun b cp ch yu cho tng Pleistocen -10 -9 18 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 O () -10 Tng cha nc Holocen -20 -30 -40 -50 Tng cha nc Pleistocen, v Neogen Mựa ma 2011 Mựa khụ 2012 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 -70 4.4.2 Xỏc nh hng dũng chy nc di t trờn c s kt qu xỏc nh thi gian lu ca nc tng cha nc Kt qu phõn tớch hm lng 14C v tui ca nc tng cha nc ti cỏc l khoan cỏc tng cha nc Neogen v Trias trờn ton vựng nghiờn cu (bng v hỡnh 6) cho thy: Sơ đồ đẳng tuổi tầng chứa nớc Pleistocen Đất đá đá nứt nứt nẻ karst nẻ karst Đất Q221a Thnh phố Nam Định phố Nam Định Thnh Q222b Q224a Sông Hồng Q92 Q108b Q109a 18 -60 Hỡnh S bin i theo ca cỏc tng cha nc Q225a Q226a -10 2H () - Thnh phn ng v bn ca nc tng cha nc Pleistocen mt s l khoan c b cp t tng Neogen v Trias (Q221a, Q223a v Q228a), nhng mt s l khoan mi quan h thnh phn ng v bn nm sỏt ng nc khớ tng a phng (Q225b, Q226a v Q227a) chng t nc tng cha nc qp cỏc v trớ ny c b cp t nc khớ tng a phn nc tng qp c b cp t tng Neogen v Trias Mi quan h thy lc gia tng qp vi nc i dng l rt yu, vy mn ca nc tng Pleistocen khụng cao Q227a O () Q110a 18 H = 7.1* O + 1.6 -10 Q228a Vịnh Bắc Bộ -20 Q229a Mựa khụ ng nc khớ tng a phng -30 Mựa ma -40 18 H = 5.98* O - -50 Mựa khụ 2012 -70 Mựa ma 2011 H () -60 -80 Hỡnh S thay i theo thnh phn ng v bn cỏc mu nc ly t sõu khỏc 126 Đờng đẳng tuổi (năm) Lỗ khoan tầng Pleistocen 10 Km Hỡnh S ng tui tng cha nc Pleistocen vựng nghiờn cu - Thi gian lu ca nc tng cha nc Pleistocen ln nht t 12.900 nm (l khoan Q227a) v thi gian ngn nht l 1.100 nm (l khoan Q92) v ph thuc vo mc b cp t cỏc tng Neogen v Trias (hỡnh 7) - Nc tng cha nc Pleistocen trung tõm thu kớnh nc nht cú thi gian lu ln (hỡnh 6) iu ny cho thy hng ng ca nc di t tng Pleistocen cú hng t rỡa vo trung tõm khỏc tựy thuc theo sõu v nh vy lm tng tui nc tng [3] - Nc tng cha nc nt n, Karst cú hng ng theo hng tõy bc - ụng nam v t hng tõy, tõy - bc bin (hỡnh 8) Trong nghiờn cu ny, vi vic kt hp gia c im a cht, a hỡnh a mo, a cht thy vi cỏc kt qu xỏc nh thnh phn ng v bn, hot ng v phúng x 14C, 3H v thnh phn ng v khớ tr 39Ar/40Ar, 3He cỏc l khoan theo tuyn mt ct, mt mụ hỡnh khỏi nim v hng v ngun b cp nc cho thu kớnh nc nht vựng nghiờn cu ó c xõy dng, t ú gii thớch xu hng nc cng sõu tui cng tr nh kt qu phõn tớch trỡnh by trờn Hỡnh trỡnh by mụ hỡnh khỏi nim v ngun cung cp, hng ng theo tuyn mt ct AB, qua õy nhn thy hng ng ca nc tng nt n Karst l tõy bc - ụng nam v nc di chuyn t cỏc t ỏ nt n karst ny cung cp cho tng cha nc Pleistocen, iu ny gii thớch ti nc di t t ỏ nt n tng Neogen v Trias mt s l khoan cú tui tr hn nc tng cha nc Pleistocen nh ó trỡnh by trờn Nm 2004 Bựi Hc v cng s [3] ó nghiờn cu thnh phn ng v nc di t vựng Nam nh v xỏc nh hm lng 14C nc tng cha nc qp v Trias cú xu hng tng lờn theo chiu sõu, cú ngha l nc cng sõu tui cng tr Hin tng ny c nhúm tỏc gi gii thớch l quỏ trỡnh carbonat hoỏ sinh quỏ trỡnh thnh to cỏc lp than tng Neogen nm bờn di tng cha nc qp ó sinh mt lng khớ CO2 khụng cha ng v 14C Carbonic nghốo 14C tan tng Neogen b cp lờn tng qp lm loóng hm lng 14C tng qp vi mc Tuy nhiờn, mc nt n, khe nt khụng ng u, kt hp vi tớnh thm ca tng Pleistocen khụng ng nht v ng hng nờn kh nng v mc cung cp nc t tng Neogen v Trias cho tng Pleistocen khụng ng u theo chiu sõu cng nh theo din nhn nh ny khỏ phự hp vi kt qu v thnh phn ng v bn ca nc tng Pleistocen (hỡnh 2) Mt khỏc, hin trng khai thỏc vựng cng khụng ng u dn n hng dũng chy b chi phi S ng tui tng cha nc Pleistocen (hỡnh 6) hon ton phự hp vi s ng ỏp ca tng ny Sơ đồ đẳng tuổi tầng chứa nớc Neogen v Triat Đất đá đá nứt nứt nẻ karst nẻ karst Đất Q221N Thnh phố Nam Định phố Nam Định Thnh Q220T Q223N Sông Hồng Q92a Q226N Q109b Vịnh Bắc Bộ Q229N Đờng đẳng tuổi (năm) Lỗ khoan tầng N v T 10 Km Hỡnh S ng tui tng cha nc Neogen v Trias vựng nghiờn cu A 140 B GV01 120 120 100 100 80 80 Q92 60 40 20 70m 60 nớc 40 (3H = 2,03 TU) 0m -20 LK14 1.100 Q108 LK35 Q109 LK54 Q110 -60 0m -40 75m -60 67m -80 3.300 -80 6.000 80m -100 -120 11.300 -140 -160 150m -180 93,6m -100 -120 -140 -160 7.400 -180 170,6m -200 -200 Hớng dịch chuyển nớc dới đất -220 20 12m -20 850 -40 Q111 -220 -240 -240 248m -260 -260 -280 -280 Tầng chứa nớc khe nứt, karst; Tầng chứa nớc đất đá bở rời; Đất đá thấm nớc không thấm nớc; 850 - Tuổi nớc dới đất (năm) Hỡnh Mụ hỡnh khỏi nim hng ng ca nc di t theo mt ct a cht thy (ng AB, hỡnh 1) 127 Kt lun Qua kt qu nghiờn cu a cht thy ng v vựng Nam nh cho thy: - Nc di t phõn b t sõu 43m n 168,6m cú quan h thy lc vi - Quan h thy lc gia nc mt v nc di t vựng nghiờn cu b nh hng v thay i theo mựa, tng cha nc Holocen trờn b nh hng mnh m hn cỏc tng cha nc phõn b sõu hn nh tng cha nc Pleistocen, Neogen v Trias - Kt qu nghiờn cu sõu a cht thy ng v theo mt ct cú th nhn nh nc nht vựng nghiờn cu c b cp theo hng tõy bc - ụng nam Nc nht trm tớch Pleistocen c cung cp bi nc t tng cha nc khe nt, karst t phớa tõy, tõy bc v t di lờn - K thut thy ng v ó giỳp tr li c mt s cõu hi cũn cha rừ nhng giai on nghiờn cu trc nh tui v ngun gc ca thu kớnh nc nht trờn a bn tnh Nam nh cú th lm sỏng t nhng cũn cha gii thớch c nghiờn cu ny nh xỏc nh tc b cp, lu lng b cp ca nc di t, cn nghiờn cu chi tit hn v din, s lng mu cng nh s dng khụng nhng ch cỏc ng v t nhiờn m cũn cú cỏc ng v nhõn to nc gii thớch cỏc v c im a cht thy TI LIU DN [1] Alvarado J A C, Purtchert R., Barbecot F., Chabault C., Rueedi J., Schneider V., Aeschbach-Hertig W., Kipfer R., Loosli H.H., 2007: Constraining the age distribution of highly mixed groundwater using 39Ar: a Multiple environmental tracer (3H/3He, 85Kr, 39Ar, and 14C) study in the semiconfined Fontainebleau sand aquifer Water Resources Res., doi: 10.1029/2006WR005096, 2007 [2] Bựi Hc, 2003: Giỏo trỡnh a cht thy ng v i hc M - a cht, H Ni, 59 trang [3] Bựi Hc (ch biờn), 2004: Kt qu nghiờn cu thnh phn ng v nc ngm vựng Nam nh Bỏo cỏo tng kt nghiờn cu iu tra 128 tng hp ti nguyờn nc di t tnh Nam nh xut mt s phng phỏp quy hoch khai thỏc s dng hp lý v bn vng, H Ni [4] Clark I., and Fritz P., 1997: Environmental Isotopes in Hydrogeology Taylor & Francis Group Publisher, ISBN: 1566702496 [5] on Vn Cỏnh, Lờ Th Li, Hong Vn Hng, Nguyn c Ri, Nguyn Vn Ngha, 2005: Groundwater Resource of Nam nh Province, J of Geology, B/25, H Ni [6] Frank Wagner, Dang Tran Trung, Hoang Phuc, Falk Lindenmaier, 2011: Assessment of Groundwater Resources in Nam Dinh Province Final Technical Report of improvement of Groundwater Protection in Vietnam, Hanoi [7] Geyh M A., 1992: The 14C time-scale of groundwater Correction and linearity In: Isotope techniques in water resource development 1991 IAEA, Vienna: 167-177 [8] IAEA, 2001: Sampling procedure for hydrology Water Resources Programme IAEA, Vienna, 2001 [9] Jordan H., Bui Hoc, 1992: Aufgaben der Hydrogeologie in Vietnam und die Anforderungen an die Wasserversorgung von Hanoi Z dt Geol Ges., 143: 367-374 [10] Malozsewski P., and Zuber A., 1982: Determining the turnover time of groundwater systems with the aid of environmental tracers I Models and their applicability J Hydrol 57: 207-231 [11] Munnich K O., 1968: Isotopen-Datierung von grundwasser Naturwiss., 55: 158-163 [12] Mook W.G., 1980: Cabon-14 in hydrogeological studies In: Fritz, P and Fontes, J.C (eds) Handbook of Environmental Isotope Geochemistry, Vol 1, Elsevier Science Publishing Company, Amsterdam, p.49-74 [13] Rozanski K., Agaruas-Agaruas L., and Ginfiantini R., 1993: Isotopic pattern in modern global precipitation In: Climate change in continental isotopic record (P.K Swart, K L Lohman, J A McKenzie, and S Savin eds.) Geophys Monogr., 78: 1-37 [14] Salem O., Visser J M., Deay M., and Gonfiantini R., 1980: Groundwater flow patterns in the western Lybian Arab Jamahitiya evaluated from isotope data In: Arid Zone Hydrology: Investigation with Isotope Techniques IAEA, Vienna: 165-179 [15] Verhagen B Th., Mazor E., and Shellshop J P F., 1974: Radiocarbon and tritium evidence for direct recharge to groundwater in the Northern Kalahari Nature, 249: 642-644 [16] Yurtsever Y., and Payne B R., 1979: Application od environmental isotopes to groundwater investigations in Qata Isotope Hydrology 1978 Vol II, IAEA, Vienna: 465-490 SUMMARY Hydrological characteristics of groundwater in the Nam Dinh area from isotopic results This paper presents the results of isotopic hydrogeological studies in the years from 2010 to 2012 to evaluate the hydraulic system and the change of the hydraulic relationship between aquifers in Nam Dinh Province Using isotopes of water such as Deuteri (2H), Oxygen 18 (18O), Tritium (3H) and the Carbon 14 (14C) in the total dissolved inorganic carbon (DIC), Argon 39 (39Ar) dissolved in water The relationship between the stable isotopic composition of water (2H and 18O) as well as the age of the water in the aquifers, which allows to come to the conclusion that the regional aquifers are hydraulic interrelated to each other and fresh water lens of Pleistocene aquifer in the southeastern of Nam Dinh province is provided by the Neogen and Triassic fractured and karstic aquifers, in the northwest Hydraulic relationship between the aquifers in the study area changes with seasons, including changes in the hydraulic relationship between surface water, sea water, and the change in the Holocene aquifer is stronger than Pleistocene, Neogen and Triassic aquifers Groundwater in the depth from 43m to 168.6m below ground surface have hydraulic relationship with each other Based on the age by radioactive isotopes 14C and 39Ar/40Ar isotopic ratios and 3H in the water samples it had been determined that groundwater flow direction of the Pleistocene aquifer, Neogen and Triassic is from Northwest to Southeast 129