記者從中國(guó)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(guó)家研究中心激光痕量探測(cè)與精密測(cè)量研究組胡水明教授、楊國(guó)民博士與國(guó)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(jìn)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(bào)》上。

該項(xiàng)目在華北平原多個(gè)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(guò)測(cè)量其中長(zhǎng)壽命同位素氪81的含量，確認(rèn)該地區(qū)的深部地下水年齡;并通過(guò)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(duì)年齡，估算氦4進(jìn)入含水層的有效通量，校正了氦4測(cè)年模型。在這其中，氪81定年數(shù)據(jù)提供了關(guān)鍵的時(shí)間信息，確定了地下水中氦4的來(lái)源，測(cè)量出該地區(qū)最老的地下水達(dá)1百萬(wàn)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(wàn)年。氪作為惰性氣體，在自然界中沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)、輸運(yùn)機(jī)制簡(jiǎn)單。進(jìn)入地下水中的氪81跟大氣隔離接觸后，濃度隨著時(shí)間推移而不斷衰變減少。在5萬(wàn)—130萬(wàn)年范圍內(nèi)，氪81是最理想的測(cè)年同位素。但由于同位素豐度極低，它的檢測(cè)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(jìn)行單原子計(jì)數(shù)，從而獲得同位素的含量。中國(guó)科大研究團(tuán)隊(duì)與地質(zhì)研究單位合作，在國(guó)內(nèi)多個(gè)大盆地進(jìn)行了地下水測(cè)年研究。此前該課題組與中國(guó)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(cè)定了關(guān)中盆地咸陽(yáng)地區(qū)地?zé)崴哪甏?，發(fā)現(xiàn)地?zé)崴挲g在30萬(wàn)—130萬(wàn)年之間。迄今為止，這是國(guó)內(nèi)僅有的兩處被確認(rèn)“化石”水。