Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)

3. szám - Marton Lajos: Idős felszín alatti vizek 14C tartalmának hidrogeológiai értelmezése

64 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2009.89. ÉVF. 3. sz. Mindszent K-88: S

1

3C = -13,3 %o l

4C

Dl

c=3,0 pmct = 23780 év A„= 100-5

1

3C/(-25) = 100-(-13,3/-25) = 53,2 % X = (C,/A

o)• 100 = 100-3,0/53,2 = 5,64 ~ 6 % Csongrád K-90: S

1

3C = -11,7 %o 1

4C

D|

C = 1,1 pmc t = 31000 év A

0= 100-5

1

3C/(-25) = 100-(-l l,7/-25) = 46,8 % X = (C, /AJ-100 = 100-1,1/46,8 = 2,35 = 2 % A számítási módszerrel is ugyanazt az eredményt kaptuk (de kevesebb munkával), mint a táblázatos módszerrel. Eszerint Mindszent K-88 kút vize 94 % idős alapvíz és 6 % "fiatalabb" (53 % pmc) víz keveréke; Csongrád K-90 kút vize 98 % idős alapvíz és 2 % "fiatalabb" (47 % pmc) víz keveréke. Földes K-29:Ao = 8,4 pmc l

4C

DI

C=2,46 pmc t = 10100 év X = (C, /AJ-100 = 100-2,46/8,4 =29,2 % Földes esetében nem adták meg a S

I

3C koncentrációt, de az A

0 érték az (1) és (2) kifejezésekkel a radiokarbon-kor ismeretében ki- (ill.) vissza-számítható. Az alapvíz héliumkora 3,1 millió év, továbbá számítani tudjuk, hogy a víztest 29 %-át 8,4 pmc aktivitású fiatalabb víz képezi, és ez utóbbi komponens adja a 10100 éves vízkort. Füzesgyarmat B-34: A

0 = 41,2 pmc I

4C

DI

C= 0,86 pmc t = 32000 év X = (C, /AJ-100 = 100-0,86/41,2 = 2,0 % Füzesgyarmat B-34 termálkút l

4C-kora 32 ezer év,, hélium-kora "csak" 119 ezer év. Az idősebb vízhez egy magas koncentrációjú (41,2 pmc), de kicsiny fluxusú, mindössze 2 %-ot kitevő fiatalabb víz-komponens áramlott. A fentiekben bemutatott megközelítéssel feloldhatók azok az ellentmondások, amelyek a víz-korok értelmezése során jelentkeznek. Az előzőekben tárgyalt, Palcsu által ismertetett héliumkor, mint az idős vizek maximális kora, kulcsot adott az ellentmondások feloldásához és a vízkorok újraértelmezéséhez. Összefoglalás Termálvizeink tényleges kora legtöbbször százezer vagy millió években fejezhető ki. Ugyanakkor idős termálvizek esetében is rendszeresen jelentenek radiokarbon korokat, ezért nem ritkán a koncentrációk értelmezési problémáival találkozunk a technikát alkalmazó hidrológusoknál. A radiokarbon-óra mérési tartományánál (kb. 30-35 ezer évnél) idősebb vizek tényleges korát nem lehet a radiokarbon koncentráció alapján meghatározni, mert azokban az eredeti 1

4C -tartalom a lebomlás miatt már nem mérhető. Az a tény, hogy a bizonyítottan idős termálvizekben is mérnek dekoncentrációt, azt jelenti, hogy az idős vagy nagyon idős vizekhez hozzászivárgás folytán olyan víz érkezett, amely mérhető l

4C tartalommal rendelkezik. Az Alföld rétegzett üledékes medencéjében a harmadidőszaki mélységi víztározók közül legjelentősebbek a pliocén porózus lerakódások, a hévízkutak mintegy 95 %-a erre a rétegcsoportra települ. A pliocén kor 5,4 millió évvel ezelőtt kezdődött s s a negyedidőszakig tartott, amelynek kezdetét Magyarországon 2,4 millió évre teszszük. A vízszintes településű többszintes, sokemeletes termálvíz-tároló rendszer mélysége a részmedencék helyzetétől függően 400-2500 m között váltakozik. A medence feltöltődése folyamán az ún. geológiai hajtóerők gyakorolnak további meghatározó hatást a tárolt vizek mozgására. A legismertebb jelenség az üledékes kőzetek kompakciója, amelynek során a diagenezisnek nevezett folyamat megy végbe. A kompakció és diageHydrogeological interpretation of tl nezis során hidraulikai és geokémiai indukációjú vízmozgások keletkeznek, és az utóbbiak egyre erősödnek, ahogy a diagenezis előrehalad. A homok üledékekben a keletkezés óta jelenlévő víz kora azonos az üledék korával, de fokozatosan fogad agyagokból kipréselődő epigenetikus vizeket, mivel a diagenezis során vízmozgás történik az agyagból a homokba. A 2. és 4. táblázatban azt szemléltetjük, hogy a vizek radiokarbon kora nem függ az idős víz korától, csak a hozzááramló fiatalabb víz koncentrációjától és keveredési arányától. A számítás során az (1) kifejezés formájában felírt keveredési egyenletet alkalmazzuk. Az új vízhozam aránya (X) az egészhez viszonyítva a (3) egyenlet szerint számítható. Mivel az idős vizek esetében az alapvíznek már nincs 1

4C-koncentrációja (C

0=0), ezért a (3) egyenlet a (6)) egyenletre egyszerűsödik. Példaként bemutatjuk, hogy Földes K29 termálkút vizének 1

4C-korát 10100 évnek, He-korát 3,1 millió évnek találták. A

0 = 8,4 pmc és 1

4C

DI

C= 2,46 pmc esetében X = (C,/A

0) * 100 = 100 * 2,46/8,4 = 29,2 %, tehát a mért karbon-14 kor úgy értelmezhető, hogy az idős alapvízhez 29,2 %-ban 8,4 pmc koncentrációjú fiatalabb víz érkezett. Irodalom Brinkman R, Münnich KO, Vogel JC (1959): l

4C-altersbestimmung von Grundwasser. Naturwissenschaften 46:10-16 Brinkman R, Münnich KO, Vogel JC (1960): Anwendung der l

4C-methode auf Bodenbildung und Grundwasserkreislauf. Geol. Rundschau 49:244-253 Domenico PA, Schwartz FW (1998): Physical and Chemical Hydrogeology. Wiley, New York, 506 p. Glynn PD, Plummer LN (2005): Geochemistry and the understanding of ground-water systems. Hydrogeology Journal 13(l):263-287. Ingerson E, Pearson FJ (1964): Estimation of the age and rate of motion of groundwater by the l

4C method. In: Maruzen C: /Recent Research in the Fields of Atmosphere, Hydrosphere and Nuclear Geochemistry/. Tokyo, Sugawara Festival Vol., 263-283. Kazemi A Gholam, Yah H Lehr. Pierre Perrocet (2006): Groundwater Age. Wiley-Interscience. Matthes G, Münnich KO, Sonntag C (1976): Practical problems of groundwater model ages for groundwater protection studies. In: „Interpretation of Environmental Isotope and Hydrochemical Data in Groundwater Hydrology". Proceedings of an advisory group meeting organized by the IAEA, Vienna 27-31 January 1975. International Atomic Energy Agency. Morse BS (2002): Radiocarbon dating of groundwater using paleoclimatic constraints and dissolved organic carbon in the southern Great Basin, Nevada and California. Unpubl. MS thesis, University of Nevada, Reno, NV, 63 pp Münnich KO (1957): Messung des l

4C-Gehaltes von hartem Grundwasser.Naturwissenschaften 44:32-39 Nemecz E (1973): Agyagásványok. Akadémiai Kiadó, Budapest. Palcsu L (2002): A nemesgáz-tömegspektrometria hidrológiai és atomerőművi alkalmazásai. Doktori (PhD) értekezés. Debreceni Egyetem, Természettudományi Kar. Kézírat. Pinder GF, Jones JF (1969): Determination of the groundwater component of peak discharge from the chemistry of total runoff. Water Resour. Res. (5):438-445 Pinneker EV (1983): General hydrogeology. Cambridge University Press. (Az 1980. évi orosz kiadás angol nyelvű fordítása). Powers MC (1967): Fluid-release mechanism in compacting marine mudrocks and their importance in oil exploration. Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 51(7): 1240-1254 Thomas JM, Morse BS, Burr GS, Reines DL (2001): Age dating groundwater using dissolved organic carbon - an example from southern Nevada, USA. In: Cidu R (ed): Proceedings of Tenth International Water-Rock Interactions Symp., Villasimmius , Italy, 10-15 June 2001. Balkema Press, pp. 1581-1584 A kézirat beérkezett: 2009. március 11-én radicarbon age of old groundwaters on, L.