Åldern på grundvatten är ett mått på vattenomsättning och ett begrepp som bl.a. används för att bedöma känsligheten hos akvifärer för dricksvattenproduktion, för att undersöka inblandningsprocesser av salint vatten eller för att utvärdera lämpligheten hos berget för ett djupförvar av använt kärnbränsle. Existerande tekniker för datering/åldersbestämning av grundvatten kan förenklat delas i två kategorier, metoder baserade på kemiska processer och metoder som baseras på fysikaliska resonemang.
Kemakta har som en del av en projektgrupp utvecklat en metod för att uppskatta grundvattnets uppehållstid från uppmätta halter av helium. Konceptet baseras på kunskaper om helium som produceras kontinuerligt genom α-sönderfall av naturligt förekommande uran och torium i berggrunden. Helium som ädelgas löser sig i porvattnet i bergmatrisen och transporteras med grundvattnet och ackumuleras längs flödande sprickor i berget utan att brytas ner. Uppmätta halter av helium kan därför användas som ett mått på uppehållstiden för grundvattnet i de flödande sprickorna i berget.
Metodens fördelar är bl.a. att
- Den ger en direkt uppskattning av grundvattnets ålder/uppehållstid utan att involvera numeriska beräkningar.
- Existerande mätmetoder av heliumhalt kan användas
- Den kan användas för utvärdering av storskalig ämnestransport och vattenomsättning i sprickigt berg.
Metoden har testats på site-skala för ett generiskt område på 1024×1024×128 m och på regional skala för ett område på 12×12×2 km i Forsmark, Sverige. Den har visat god överensstämmelse vid jämförelse med en etablerad fysikalisk metod (Goode 1996) för medellånga uppehållstider (se figur).
Arbete med att förfina metoden fortgår varav delar har publicerats i en vetenskaplig artikel i Journal of Hydrology
Vänster: Ackumulering av naturligt producerat helium från α-sönderfall längs flödesvägar i sprickigt berg.
Höger övre: Grundvattnets ålder beräknat från halt av 4He. Höger nedre: Beräknad ålder (i ett tvärsnitt av modellen vid y=512 m) mot ålder beräknat från konceptet ”groundwater age mass” (Goode 1996).
Referenser
Goode D J, 1996. Direct simulation of groundwater age. Water Resources Research 32, 289-296.
Trinchero P, Sidborn M, Puigdomenech I, Iraola A, Bosbach D, Deissmann G, 2019.
Groundwater age dating in fractured rock using 4 He data, Journal of Hydrology X
doi: https://doi.org/ 10.1016/j.hydroa.2019.100036
